高效纳米催化剂在食品有害物电分析及食品废水能源再利用中的应用

发布时间：2017-06-07 05:02

  本文关键词：高效纳米催化剂在食品有害物电分析及食品废水能源再利用中的应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：碳及贵金属纳米材料凭借其优良的催化氧化或还原性能,近些年来被广泛地应用于催化和环境分析中。同时,它们所具备的优异电子传输特性,使得它们尤其在能源电催化和电分析中倍受青睐。本文在碳和贵金属纳米材料之间以及不同维度的碳纳米材料之间进行设计复合,构建了两种石墨烯基纳米电催化剂。将这两种电催化剂分别应用于构建甲基对硫磷和双酚S的电分析传感平台。主要研究内容和结论如下:1.构建了基于石墨烯-金纳米棒的纳米电催化剂,并将其应用于甲基对硫磷的快速电化学分析检测。采用静电自组装方式绿色合成了的石墨烯-金纳米棒这一复合材料,并发现了其对甲基对硫磷具有增强的电催化还原活性。利用这一性质,尝试构建了基于该催化剂的甲基对硫磷电化学传感平台,实现了对其的高灵敏特异性识别检测。该方法对甲基对硫磷的检测线范围是10-500 ng/mL以及750-4000 ng/mL,检出限是0.82 ng/mL,并且在猕猴桃实际样品分析中显示了较高的回收率。2.构建了基于电化学共还原态氧化石墨烯-富勒烯的纳米电催化剂,并将其应用于双酚S的快速电化学分析检测。采用干粉研磨法制备氧化石墨烯-富勒烯的纳米复合物,后采用电化学还原法一步共还原该复合物,得到了一种电还原态的氧化石墨烯-富勒烯纳米复合催化剂。其对双酚S显示了增强的电催化氧化活性。将该催化剂应用于双酚S的传感分析中,实现了对其高灵敏特异性识别检测。在牛奶实际样品分析中显示了较好的回收率。3.设计并一步法合成了硫化镍催化剂负载的泡沫镍三维电极用于高效催化水分解研究。其在1.0 M KOH中对产氢产氧都表现出非常优异的催化活性。将这一催化剂用于食品强碱性废水的电解处理中,实现了食品强碱性废水电解处理和氢能源转化的有机有效结合。
【关键词】：石墨烯 金纳米棒 富勒烯 硫化镍 食品有害物 电分析 食品废水 电解
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 文献综述10-20
• 1.1 引言10
• 1.2 食品安全分析方法10-14
• 1.2.1 传统食品安全分析方法10-11
• 1.2.2 新型食品快速检测方法11-13
• 1.2.3 基于纳米材料的电化学传感器在食品分析中的应用13-14
• 1.3 有机磷农药检测技术研究概况14-16
• 1.3.1 有机磷农药的分析检测技术14-15
• 1.3.2 有机磷农药的电化学分析检测技术15-16
• 1.4 双酚S检测技术研究概况16-18
• 1.4.1 双酚A和双酚S的概念和研究现状16-17
• 1.4.2 双酚S的分析检测技术17-18
• 1.5 本论文的研究目标与主要内容18-19
• 1.6 本课题食品分析部分研究技术路线19-20
• 第二章 基于石墨烯-金纳米棒的传感器对甲基对硫磷的快速电化学响应分析20-31
• 2.1 引言20-21
• 2.2 试验材料与方法21
• 2.2.1 试验材料与试剂21
• 2.2.2 仪器设备21
• 2.3 试验方法21-23
• 2.3.1 氧化石墨烯的制备21-22
• 2.3.2 金纳米棒的制备22
• 2.3.3 石墨烯-金纳米棒复合物的制备22
• 2.3.4 基于石墨烯-金纳米棒纳米复合物的传感器构建22
• 2.3.5 基于石墨烯-金纳米棒的电化学传感器对甲基对硫磷的响应分析22-23
• 2.4 结果与讨论23-30
• 2.4.1 氧化石墨烯-金纳米棒以及石墨烯-金纳米棒的合成表征23-24
• 2.4.2 传感器的电学性能表征24
• 2.4.3 石墨烯-金纳米棒催化剂对甲基对硫磷电催化还原性能比较24-26
• 2.4.4 修饰电极的活性面积比较26
• 2.4.5 传感器检测甲基对硫磷的条件优化26-28
• 2.4.6 传感器检测甲基对硫磷的性能评价28-29
• 2.4.7 传感器稳定性、重复性及抗干扰性能研究29-30
• 2.4.8 传感器在实际样品中检测甲基对硫磷的可行性研究30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 基于电化学共还原态氧化石墨烯-富勒烯的传感器对双酚S快速电化学分析31-41
• 3.1 引言31-32
• 3.2 试验试剂材料与方法32
• 3.2.1 试验试剂和材料32
• 3.2.2 试验所用仪器32
• 3.3 试验方法32-33
• 3.3.1 氧化石墨烯-富勒烯纳米复合物的制备32
• 3.3.2 电化学共还原态氧化石墨烯-富勒烯复合物的制备32-33
• 3.3.3 传感器对不同浓度双酚S的响应分析33
• 3.4 结果与讨论33-40
• 3.4.1 氧化石墨烯-富勒烯以及电化学共还原态氧化石墨烯-富勒烯的合成表征33-35
• 3.4.2 氧化石墨烯-富勒烯的电化学还原过程研究35-36
• 3.4.3 传感器导电性和催化性能研究36-37
• 3.4.4 传感器对不同浓度双酚S的响应分析评价37-38
• 3.4.5 传感器选择性、稳定性以及重现性研究38-40
• 3.4.6 传感器在实际样品中对双酚S的检测分析40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 三维硫化镍/镍催化剂在食品废水再利用中的应用41-51
• 4.1 引言41
• 4.2 试验试剂材料与仪器41
• 4.2.1 试验试剂和材料41
• 4.2.2 试验所用仪器41
• 4.3 试验方法41-43
• 4.3.1 三维硫化镍/镍泡沫催化剂制备41-42
• 4.3.2 铂炭和二氧化钌修饰电极制备42
• 4.3.3 催化剂电催化产氢产氧性能研究42-43
• 4.4 结果与讨论43-50
• 4.4.1 硫化镍/镍电极的合成表征43-46
• 4.4.2 硫化镍/镍电极的催化产氢性能研究46-47
• 4.4.3 硫化镍/镍电极的催化产氧性能研究47-48
• 4.4.4 硫化镍催化剂生长厚度对析氢析氧催化活性和稳定性的影响研究48-49
• 4.4.5 硫化镍/镍电极在食品强碱性废水中的全电解性能研究49-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第五章 结论与展望51-52
• 5.1 结论51
• 5.2 创新点51
• 5.3 展望51-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 作者简介57

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