醌胺类聚合物的合成及其在pH传感器中的应用

摘要

pH值是水溶液最重要的物理化学参数之一，凡涉及水及溶液的自然现象、化学变化以及生产过程都与pH有关。因此，pH值的测定一直以来就是工农业生产、科学研究、临床医学及环境保护与监测等领域必不可少的工作。pH玻璃电极因存在阻抗高，较难微型化、较易破损、不能用于含HF溶液pH测定，存在“钠误差”和“酸误差”等缺陷，使用范围有所限制。因此，进行各种新的或特殊用途的pH传感器的研究、开发和应用引起了大家的广泛兴趣。由于已报道的聚邻苯二胺膜修饰pH电极与醌氢醌电极的线性范围都不够宽，而且前人也通过电化学的方法合成过醌胺聚合物。本文在采用电化学法合成醌胺聚合物及通过对条件优化的基础上，制备了醌胺聚合物修饰不锈钢丝pH电极，并对其各方面的性能进行了测定，结果令人满意。本研究分为四个部分：
　　 第一章绪论概述了化学修饰电极与聚合物薄膜修饰电极的理论及发展概况，对pH传感器的应用研究进展以及醌胺类聚合物的研究现状进行总结，并对聚合物修饰电极的发展展望。
　　 第二章利用电化学法以邻苯二胺与对苯二酚两种单体共聚合制备醌胺聚合物(PAQ)修饰不锈钢丝pH电极，对聚合物进行电化学表征，对聚合条件进行优化，同时对成膜机理及pH响应机理进行了探讨。考察了电极的线性范围、灵敏度、响应时间、稳定性、重现性、选择性、使用寿命等，并与类似电极进行比较。PAQ修饰电极在pH0.88～13.46范围内线性关系良好，响应时间少于2min，斜率为57.83mV/pH，重现性和稳定性良好。将PAQ修饰电极作为pH传感器运用于部分实际样品的检测，同时与pH玻璃电极进行比较，效果令人满意。
　　 第三章利用电化学法制备2，5-二羟基对苯醌聚合物(PDBQ)修饰不锈钢丝pH电极，对聚合物进行电化学表征，对聚合条件进行优化，并考察了电极的线性范围、灵敏度、响应时间、稳定性、重现性等。由于线性范围不够宽，引入邻苯二胺对2，5-二羟基对苯醌聚合物修饰pH电极进行改性。对改性后的电极进行电化学表征，对聚合条件进行优化，同时对pH响应机理进行了探讨。考察了电极的线性范围、灵敏度、响应时间、稳定性、重现性、选择性、使用寿命等。实验表明，在pH0.95～13.47范围内线性关系良好，响应时间少于2min，斜率为47.88mV/pH，重现性和稳定性良好。
　　 第四章利用化学法制备2，5-二羟基对苯醌类聚合物(PDBM)修饰不锈钢丝pH电极，对聚合物进行红外表征，对成膜机理及pH响应机理进行了探讨。考察了电极的线性范围、灵敏度、响应时间、使用寿命等。实验表明，在pH0.99～13.45范围内线性关系良好，响应时间少于2min，斜率为49.89mV/pH。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 传感器的分类

1.2 氢离子选择性电极

1.2.1 常用pH电极分类及其优缺点

1.2.2 氢电极

1.2.3 醌氢醌电极

1.2.4 金属/金属氧化物电极

1.2.5 pH玻璃电极

1.2.6 H+敏感场效应晶体管(H+ISFET)

1.2.7 酶pH传感器

1.2.8 光导纤维pH传感器

1.2.9 中性载体膜pH电极

1.3 化学修饰电极

1.3.1 化学修饰电极分类及制备方法

1.3.2 化学修饰电极的特点

1.4 聚合物薄膜修饰电极

1.4.1 基体电极的种类

1.4.2 聚合物的分类及应用

1.4.3 聚合物薄膜修饰电极的优点

1.4.4 聚合物薄膜修饰电极的制备

1.4.5 电化学方法制备聚合物薄膜修饰电极

1.4.6 聚合物薄膜修饰电极的表征

1.4.7 聚合物pH传感器

1.5 醌胺聚合物的研究概况

1.5.1 概论

1.5.2 聚邻苯二胺(PoPD)修饰电极研究概况

1.5.3 醌胺聚合物合成方法

1.6 本实验室工作

1.6.1 电化学聚合对苯二酚与邻苯二胺修饰pH传感器的研究

1.6.2 电化学聚合2，5-二羟基对苯醌与邻苯二胺修饰pH传感器的研究

1.6.3 化学法制备2，5-二羟基对苯醌类聚合物修饰pH传感器的研究

1.7 展望

参考文献

第二章 电化学聚合对苯二酚与邻苯二胺修饰pH传感器的研究

2.1 引 言

2.2 实验部分

2.2.1 仪器与试剂

2.2.2 电化学聚合薄膜修饰电极的制备

2.2.3 pH缓冲溶液的制备

2.2.4 电位值的测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 醌胺聚合物形成的电化学表征

2.3.2 电极的活化

2.3.3 成膜机理

2.3.4 pH响应机理

2.3.5 pH线性范围及灵敏度

2.3.6 对聚合条件的研究

2.3.7 响应时间

2.3.8 稳定性

2.3.9 与类似电极比较

2.3.10 重现性

2.3.11 选择性

2.3.12 实际样品的测定

2.3.13 使用寿命

2.4 结 论

参考文献

第三章 电化学聚合2，5-二羟基对苯醌与邻苯二胺修饰pH传感器的研究

3.1 引 言

3.2 电化学聚合2，5-二羟基对苯醌实验部分

3.2.1 仪器与试剂

3.2.2 电化学聚合膜修饰电极的制备

3.2.3 pH缓冲溶液的制备

3.2.4 电位值的测定

3.3 电化学聚合2，5-二羟基对苯醌结果与讨论

3.3.1 2 ，5-二羟基对苯醌聚合物(PDBQ)形成的电化学表征

3.3.2 电极的活化

3.3.3 pH线性范围及灵敏度

3.3.4 响应时间

3.3.5 稳定性

3.3.6 重现性

3.3.7 聚合次数对pH线性范围及灵敏度的影响

3.3.8 使用寿命

3.4 电化学聚合2，5—二羟基对苯醌与邻苯二胺实验部分

3.4.1 仪器与试剂

3.4.2 电化学聚合膜修饰电极的制备

3.4.3 pH缓冲溶液的制备

3.4.4 电位值的测定

3.5 电化学聚合2，5-二羟基对苯醌与邻苯二胺(PDQA)结果与讨论

3.5.1 PDQA形成的电化学表征

3.5.2 电极的活化

3.5.3 pH响应机理

3.5.4 pH线性范围及灵敏度

3.5.5 浓度比实验

3.5.6 响应时间

3.5.7 稳定性

3.5.8 重现性

3.5.9 选择性

3.5.10 使用寿命

3.6 结 论

第四章 化学法制备2，5-二羟基对苯醌类聚合物修饰pH传感器的研究

4.1 引 言

4.2 实验部分

4.2.1 仪器与试剂

4.2.2 化学法聚合膜修饰电极的制备

4.2.3 pH缓冲溶液的制备

4.2.4 电位值的测定

4.3 结果与讨论

4.3.1 成膜机理

4.3.2 PDBM形成的红外表征

4.3.3 pH响应机理

4.3.4 pH线性范围及灵敏度

4.3.5 响应时间

4.3.6 使用寿命

4.4 结 论

参考文献

硕士在读期间已(待)发表的论文题目

致 谢