基于纳米材料的持久性有机污染物快速分析方法研究

摘要

随着工业科技的不断发展，释放到环境中的污染物越来越多，尤其是持久性有机物的增多，对自然环境和人类健康的威胁日益严重。目前，对持久性有机物的监测工作，主要是基于高效液相色谱和色质联用技术等大型仪器分析方法，但这些方法具有仪器成本高、耗时长等缺点。为了满足实时、快速分析检测的要求，发展针对持久性有机污染物的快速筛查技术具有十分重要的意义。
　　本文选择了五氯苯酚(PCP)和多环芳烃(PAHs)类几种典型的持久性有机污染物为研究对象，以不同的纳米基质作为传感材料，设计了三种快速分析方法，为有机污染物的分析研究提供了新的思路。具体研究内容如下：
　　(1)Pt-C/TiO2纳米管阵列电极用于五氯苯酚的直接电化学方法检测：采用电化学阳极氧化方法制备TiO2纳米管阵列电极，通过气相化学沉积法将碳层修饰到TiO2纳米管的表层，应用脉冲电镀技术将铂纳米颗粒修饰到纳米管的表面和内部，制得了Pt-C/TiO2纳米管电极。这种新颖的构造增加了纳米管阵列的比表面积和活性位点。用该电极实现了对PCP的直接电化学检测，最低检测下限为2.5μM。该电极制备方法简单，较传统电极更为灵敏，对PCP的电化学检测具有选择性。
　　(2)基于金纳米修饰的海藻酸钠三维网络的表面增强拉曼光谱检测多环芳烃(PAHs)：利用金纳米粒子修饰的海绵状三维结构的海藻酸钠凝胶作为基底，构建了AuNPs/ALG/Au/FTO复合拉曼基底材料，当PAHs待测分子被网状的基底捕获、吸附，接近金纳米在基底上形成的热点，产生表面增强拉曼效应。结果表明，四种PAHs(芴、蒽、芘、苯并芘)及混合物均在该材料上展现出较强的拉曼增强效果，且效果不受物质本身性质的影响。该方法对苯并芘及PAHs混合物的检测限分别为0.485 nM和0.365 nM。同时利用该方法实现了对环境中不同水样的PAHs含量的初步分析检测。
　　(3)CdTe/FTO电化学发光检测2-氨基蒽：利用脉冲电沉积技术将CdTe量子点修饰到了掺杂氟的SnO2透明导电玻璃(FTO)上，构建了CdTe/FTO电化学发光传感电极。研究了CdTe量子点在体系中的电化学发光机理。实验表明，CdTe/FTO电极的电化学发光信号可被多环芳烃及其衍生物不同程度的淬灭，且2-氨基蒽的淬灭作用最明显，基于此现象对2-蒽胺进行了检测，线性检测范围为1 nM～10μM，检测下限为0.256 nM。该方法为2-氨基蒽的检测提供了一个新的平台，同时展现了量子点及电化学发光传感器在有机物检测方面的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 持久性有机污染物概述

1.1.1 持久性有机污染物及分类

1.1.2 持久性有机污染物的性质及危害

1.2 持久性有机污染物的分析技术

1.2.1 传统分析方法

1.2.2 新型快速分析方法

1.3 纳米材料在持久性有机污染物分析检测中的应用

1.3.1 二氧化钛纳米材料

1.3.2 贵金属纳米材料

1.3.3 半导体量子点

1.4 论文构思

第2章 Pt-C/TiO2纳米管阵列电极用于五氯苯酚的直接电化学方法检测

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂与仪器

2.2.2 Pt-C/TiO2电极材料的制备

2.2.3 PCP的电化学检测

2.3 结果与讨论

2.3.1 电极材料的表征

2.3.2 PCP电化学检测条件优化

2.3.3 PCP的电化学检测

2.3.4 Pt-C/TiO2纳米材料电极的优越性和选择性

2.4 小结

第3章 基于Au NPs/ALG/Au/FTO基底材料的SERS检测多环芳烃

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 试剂与仪器

3.2.2 Au NPs/ALG/Au/FTO基底材料的制备

3.2.3 PAHs的表面增强拉曼检测

3.3 结果与讨论

3.3.1 基底材料的表征

3.3.2 SERS检测PAHs

3.3.3 SERS定量分析BaP

3.3.4 回收率的测定

3.3.5 混合样品及实际水样的测定

3.4 小结

第4章 CdTe/FTO电化学发光检测2-氨基蒽

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 试剂与仪器

4.2.2 CdTe/FTO基底材料的制备

4.2.3 电化学发光测试

4.3 结果与讨论

4.3.1 CdTe/FTO电极材料的表征

4.3.2 CdTe/FTO电极材料的电化学和电化学发光性能测试

4.3.3 机理讨论

4.3.42-氨基蒽的ECL检测

4.3.5 应用研究

4.4 小结

结 论

参考文献

附录A 攻读硕士学位期间发表的学术论文

致 谢