基于纳米材料修饰电极的酚类污染物电化学传感器研究

摘要

随着经济的发展，酚类物质被大量应用于工业领域，对土壤和水环境造成了污染，且其在环境中很难降解，不断累积的酚类污染物会通过食物链进入到人体中。由于酚类物质的较大毒性，即使在浓度很低时都会造成人体机能紊乱甚至致癌，因此，发展一种对环境中的酚类污染物进行快速、准确测定的方法，有着十分重要的现实意义。目前检测酚类物质的方法较多，电化学方法具有成本低、快速方便、灵敏度和准确度高、检测的浓度范围宽等优点，广泛应用于酚类物质的检测。
　　在电化学分析中，可通过将电极表面附着上一些功能性的物质制备化学修饰电极，来增加电极的电流响应、提高检测的灵敏度。本文通过构建了四种纳米材料修饰电极，对不同种的酚类物质进行了测定。主要研究内容如下：
　　1．基于离子液体功能化类水滑石的双酚A电化学传感器研究
　　采用共沉淀法合成了氨基功能化离子液体（1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐）修饰的锌铝类水滑石（ILs-LDH），通过滴涂法将ILs-LDH修饰在玻碳电极表面，制得ILs-LDH/GCE修饰电极，并将其用于双酚A的测定。实验结果表明，该修饰电极可加快双酚A的电化学氧化进程，使其氧化峰电流明显增加，氧化过电位明显降低。在最优实验条件下，采用DPV进行测定，双酚A在0.02~3μM的浓度范围内与其氧化峰电流值呈线性关系，其检出限为4.6 nM(S/N=3)。此外，将其应用于实际水样中的双酚A检测，回收率在94.9％到102.0%之间。
　　2．基于超薄类水滑石纳米片的双酚A电化学传感器研究
　　超薄Ni2Al类水滑石纳米片（ELDH）在水溶介质中用L-天冬酰胺剥离，剥离的纳米片直径约为200 nm，厚度小于3 nm。制备超薄类水滑石纳米片修饰电极对双酚A进行检测，结果显示修饰电极呈现优良的电化学性能，双酚A具有较低的氧化电位(0.489 V)。差分脉冲伏安法对双酚A检测呈现较宽的线性检测范围（0.02~1.51μM）和较低的检出限（6.8 nM）。此外，将其应用于实际牛奶样品的检测，结果满意。
　　3．基于离子液体结构化的氮化碳纳米片电化学传感器用于2,4-二氯酚的检测
　　用正溴丁烷与质子化已剥离的氮化碳反应，得到离子液体结构化的氮化碳纳米片。将其修饰到电极表面，制备IL-eC3N4/GCE，结果表明该修饰电极对2,4-DCP的电化学氧化有较强的催化活性，2,4-二氯酚的氧化峰电位明显负移。电流-时间曲线显示2,4-DCP的浓度在0.02~160μM之间，峰电流与浓度成正比且检出限为6.67 nM。此外，将其应用于湖水和矿物水中邻苯二酚的检测，加标回收率在97%~106%之间。
　　4．基于碳量子点-银复合物的邻苯二酚电化学传感器的研究
　　一步水热法合成了氮硫掺杂的碳量子点，然后用碳量子点原位还原硝酸银制备了碳量子点-银纳米复合物（N-S-CQDs-Ag），将N-S-CQDs-Ag修饰到玻碳电极表面构建检测邻苯二酚的电化学传感器。分析结果表明，该传感器明显降低了邻苯二酚的氧化还原峰电位差（ΔEp），线性检测范围为0.2~180μM，检出限为0.013μM，实现了对邻苯二酚的高灵敏和高效分析。此外，将其应用于湖水和自来水中邻苯二酚的检测，加标回收率在97%~107%之间。

目录

第一章 绪论

1.1立题背景、意义及主要研究内容

1.2类水滑石材料

1.3离子液体材料

1.4 C3N4材料

1.5 碳量子点材料

第二章 基于离子液体功能化类水滑石的双酚A电化学传感器研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.3结果与讨论

2.4小结

第三章 基于超薄类水滑石纳米片的电化学传感器研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章 基于离子液体结构化氮化碳的电化学传感器研究

4.1 前言

4.2实验部分

4.3结果与讨论

4.4小结

第五章 基于碳量子点-银纳米复合物的电化学传感器研究

5.1 前言

5.2 实验部分

5.3结果与讨论

5.4小结

结论

参考文献

致谢

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