石墨烯基纳米复合材料在电化学检测重金属离子中的应用探究

发布时间：2020-06-07 09:12

【摘要】：社会主义工业化和现代化的高速发展不仅带来了巨大的经济效益,同时也对环境产生了深刻的影响,尤其是水生环境中的重金属离子污染问题尤为突出。这些重金属离子是不可生物降解的,并且倾向于在活的有机体中积累,从而对动物和人类的健康造成长期持续的危害,因此找到一种集快速、准确和高效等优点为一身的重金属离子检测方法显得尤为重要。到目前为止,已有多种分析方法用来检测水中重金属离子,但是电化学分析方法凭借其高灵敏度、用时短、更经济并适用于现场应用等特点,被人们普遍认为是一种有效的重金属离子检测手段。随着纳米科技的发展,纳米材料如铂、金、金属氧化物等由于其独特的物理化学性质在电化学检测重金属污染物方面有较广泛的应用,但是其均是通过复杂的合成方法而得到的,成本较高。基于简单经济等原则,寻找合成方法简单、低成本并且高灵敏度和抗干扰的检测重金属离子的材料是非常有必要的。本论文从石墨烯优异的导电性结合花状MoS_2和NiO纳米结构材料优异的吸附性能入手,构建两种新型的传感界面,实现对重金属离子的高灵敏度和抗干扰检测。本文的主要研究内容如下:第一,合成了花状的MoS_2/rGO纳米复合材料并将其作为电极修饰材料,在最优的实验条件下,检测四种重金属离子包括Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ),并且对Pb(Ⅱ)表现出较高的电化学响应。之后,我们进行了吸附试验,给出了MoS_2/rGO纳米复合材料修饰电极对四种重金属离子电化学响应的合理解释。然后,我们以铅离子为例进行了一系列的干扰实验,发现了一个有趣的现象:电解液中有Cu(Ⅱ)存在时能观察到两个Pb(Ⅱ)的剥离峰,没有Cu(Ⅱ)的情况下仅存在一个Pb(Ⅱ)的剥离峰,而其他金属离子(如Cd(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ))的存在对Pb(Ⅱ)的灵敏度没有明显影响。最后,开展了从王小营污水处理厂采集的废水样品中Pb(Ⅱ)的精确分析,证明了MoS_2/rGO在实际水样中电化学分析重金属离子有较好的应用。第二,合成了球状的NiO/rGO纳米复合材料,并进行修饰电极,采用阳极溶出伏安法对四种重金属离子,即Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Hg(Ⅱ)进行电化学分析。之后,我们进行了干扰实验,得出结论,其他重金属离子的存在几乎不影响NiO/rGO纳米复合材料修饰电极对Pb(Ⅱ)的敏感性。最后,我们对修饰电极进行了稳定性和重现性测试,得到了很好的结果。
【图文】：

电化学检测,重金属离子

并选择其材料以使其不影响 WE。在 WE 和 RE 之间测量电位，使用一些高输入阻抗器件，以防止从 RE 引出任何电流。这些电极电连接到基本上是实验室设备或便携式现场设备的电化学工作站内置电源，，用于向电极设置和测量单元提供激励信号，以接收和测量响应信号。电化学工作站连接到安装有所需软件平台的计算机，以解释和分析从实验收到的数据。

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信号增强和信号处理的各种策略的表示提高 SPR 纳米传感器的灵敏是自然界中最常见元素之一，位于元素周期表的第二周期的第径较小，外层的 2s 与 2p 轨道很容易形成化学键，除了单键以的双键和叁键。由于碳原子间的成键方式特别，使其形成链状种结构，同时也可形成多种多样的同素异形体结构。碳基材料，单层或者多层以及特有的机械强度、光学、电学及电化学特多的关注，成为“明星”材料之一。常见的碳基材料主要包括、富勒烯以及活性炭材料。在化学中，由于碳本身的化学惰性，在电化学上有比较广泛的应用。在电化学检测中，碳材料由，常被用以载体的形式存在，为其他检测材料的分散和负载提
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33;O657.1

【参考文献】