Au-Pd纳米粒子的制备及对重金属离子检测的研究

摘要

重金属对人体健康有很大的毒害作用，其对环境的污染是一个全世界范围的问题。例如，砷是一种剧毒物质，在许多国家已发现饮用水中含有砷污染物。因此，现在急需研究出一种快速、灵敏和有选择性检测重金属离子的方法。许多技术已被用于重金属离子的检测，在这些方法中，电化学技术是最有前景的检测技术，其具备的特点有成本低、较高的检测精度和较快的检测速度。在电化学分析领域，纳米金属粒子表现出许多先进的功能特性，因此，纳米金属粒子修饰电极已被用于电化学检测。纳米材料修饰电极制备的方法有很多，修饰电极的性能也受许多因素的影响。
　　 本论文制备了Au-Pd纳米粒子，研究其对重金属离子的检测，主要工作如下：
　　 (1)实验中采用水热合成技术制备Au-Pd纳米粒子，并对Au-Pd纳米粒子的形貌和组成结构进行了相关的表征，包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、能量弥散X射线谱(EDS)，以及X射线衍射(XRD)等分析。为了优化实验参数，实验中在不同的实验条件下制备Au-Pd纳米粒子，例如不同的温度和时间，研究了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对Au-Pd纳米粒子形貌和尺寸的影响。实验中研究了以镍片为基体在其表面制备Au-Pd纳米粒子的方法，以及氢氧化钠在Au-Pd纳米粒子制备过程中的作用。
　　 (2)以超声分散法对Au-Pd纳米粒子进行预处理，并对电极进行磨平和抛光处理。采用直接滴涂法将Au-Pd纳米粒子引入电极表面制备纳米修饰电极，并对Au-Pd纳米修饰电极进行电化学表征，包括循环伏安法(CV)、线性扫描伏安法(LSV)、电化学阻抗(EIS)等分析。这将进一步完善修饰电极的制备工艺，提高修饰电极的性能。
　　 (3)实验中将Au-Pd纳米修饰电极用于重金属离子的检测，采用方波阳极溶出伏安法，以该电极分别对As3+和Cu2+进行检测。实验结果表明，As3+和Cu2+在电极表面上都有各自的溶出峰，且都具有良好的线性关系。此外，该电极被用于As3+和Hg2+的同时检测，由其结果可知，Hg2+的加入对As3+的检测没有干扰，即该电极对As3+的检测具有很好的选择性。这将拓展纳米材料的应用，同时为重金属离子的检测提供了一种检测方法。