铁氰化铜与碳复合电极的制备及光电化学检测

摘要

对苯二酚(HQ)作为一种重要的化学原料和有机合成中间体,在化妆品、食品、农药、制药、化工等领域均有广泛应用,又因其在生态系统中难以降解,它已经成为一种重要的环境污染物。因此建立一种简单、低成本、快速、可靠、灵敏的测定对苯二酚的方法是非常有意义的。
　　电化学方法具有快速响应、低成本、高灵敏性和高的选择性等优点,吸引了各专家学者的注意,很多专家均致力于利用电化学方法检测。过渡金属氰化物具有沸石特点的三维网状结构,因其在电催化、金属阳离子储存、离子交换选择性等方面具有显著性能而得到广泛关注。碳纳米材料,尤其是石墨烯、有序介孔碳作为新型的材料,因为独特的电子、机械、热性能、大的比表面积和低成本等特点,具有很高的应用价值。
　　本文主要是制备硅基铁氰化铜光电化学传感器,并与纳米碳材料进行复合,采用计时电流法运用两电极体系检测对苯二酚或邻苯二酚,同时借助碳纳米材料的优异性能排除两同分异构体之间的干扰,提高传感器的灵敏性、选择性和稳定性。
　　研究内容主要包括如下三个部分:
　　1、铁氰化铜薄膜修饰Pt/n-n+-Si电极对对苯二酚的光电检测。
　　本体系以n型硅为基底,表面真空蒸镀40纳米金属Pt,利用电镀的方法在电极表面得到铁氰化铜(CuHCF)薄膜,制成 CuHCF/Pt/n-n+-Si修饰电极作为对苯二酚(HQ)光电化学传感器。采用金相显微镜(metallurgical microscope)、扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS),傅立叶红外光谱(FTIR)对铁氰化铜修饰膜进行表征。采用两电极体系,运用计时电流法,持续光照,0偏压下对HQ加以检测,在10-200μM范围内,检测限为2.2μM,稳定性和选择性良好,但是没有消除其同分异构体邻苯二酚的干扰。该新型光电化学传感器为便携式传感器的研究提供了方向。
　　2、铁氰化铜/石墨烯修饰硅基电极对邻苯二酚的检测。
　　本体系制备了石墨烯/铁氰化铜复合修饰硅基电极对邻苯二酚进行光电检测。以n型硅为基底,采用真空蒸镀技术在硅的正面镀上约为40纳米的铂金层,背面镀上厚度约为500纳米的铝层。氧化石墨还原法制备石墨烯(GR)(运用Hummers法制备氧化石墨烯,水合肼还原法制备石墨烯),将10μL二甲基甲酰胺(DMF)石墨烯饱液涂覆于硅基电极表面,再在其表面上利用循环伏安法电镀铁氰化铜薄膜,制得铁氰化铜/石墨烯修饰硅基电极。采用金相显微镜(metallurgical microscope)、扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)对该修饰膜进行表征。CuHCF/GR修饰电极进行对邻苯二酚的光电化学检测,在20-220μM范围内,具有良好的线性响应,相关系数为0.9935,检测限为为1.8μM,相比于铁氰化铜修饰电极具有更高的灵敏性。
　　3、铁氰化铜/有序碳复合修饰电极提高对对苯二酚的检测性能。
　　本体系制备了有序碳(OMC)/铁氰化铜复合修饰硅基电极对对苯二酚进行光电检测。利用滴涂法将有序碳附着于 Pt/n-n+-Si电极,利用循环伏安法电镀铁氰化铜薄膜,,制得CuHCF/OMC修饰电极,采用扫描电镜(SEM),X射线光电子能谱(XPS)对该修饰膜进行表征。利用CuHCF/OMC修饰电极进行对对苯二酚的光电化学检测,在20-140μM范围内,具有良好的线性响应,相关系数为0.9969检测限为为1.8μM,与仅用铁氰化铜修饰的硅基电极相比,具有更高的灵敏性。而且该传感器基本消除了邻苯二酚对对苯二酚检测时的干扰,增强了传感器的选择性,是本实验的一个突破。同时,我们利用数字万用表,在自然太阳光下对对苯二酚进行了检测,证实了其可行性,说明该传感器适用于户外操作,具有户外检测的应用价值。

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第一章 前言

1.1过渡金属铁氰化物

1.2碳纳米材料

1.3光电化学传感器

1.4论文设想

参考文献

第二章 铁氰化铜薄膜修饰Pt/n-n+-Si电极对对苯二酚的光电检测

2.1 引言

2.2试剂与仪器

2.3实验过程

2.4结果与讨论

2.5 本章小结

参考文献

第三章 铁氰化铜/石墨烯修饰硅基电极对邻苯二酚的检测

3.1 前言

3.2试剂与仪器3.3实验过程

3.4结果与讨论

3.5 本章小结

参考文献

第四章 铁氰化铜/有序碳复合修饰电极提高对对苯二酚的检测性能

4.1 引言

4.2试剂与仪器

4.3 实验过程

4.4结果与讨论

4.5 本章小结

参考文献

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

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