基于碳点的电化学传感器的构建及对2,4-二氯酚的分析应用

发布时间：2017-09-06 12:03

  本文关键词：基于碳点的电化学传感器的构建及对2,4-二氯酚的分析应用

  更多相关文章： 2 4-二氯酚 碳点 石墨烯 银纳米颗粒 纳米复合材料 电化学传感器

【摘要】：作为一种重要的有机化工中间产品,2,4-二氯酚被广泛地用做合成农业除草剂、杀菌剂和杀虫剂等。而作为一种典型的持久性有机污染物,2,4-二氯酚因其高毒性、低生物降解性和潜在的致癌性带来了一系列严重的生态问题,甚至会严重威胁人体健康。这使得建立一种针对2,4-二氯酚的快速灵敏的检测方法尤为重要。碳点作为一种新型荧光纳米材料,已经显示出了在生物成像,生物传感,化学传感,光电催化等领域的巨大潜力和应用价值。碳点的优良性质,诸如低毒性、高稳定性、良好的导电性和生物相容性等性质,使其有望应用于构建环保低毒、快速灵敏的电化学传感器。本文以碳点为主,结合石墨烯、银纳米颗粒等纳米材料,通过纳米复合材料的协同催化作用构建了2,4-二氯酚电化学传感器,探究了修饰电极的性能以及电催化机理并将其用于实际样品分析检测。1.CDs-CTAB复合薄膜修饰电极的构建及其对湖水中2,4-二氯酚的检测本实验基于碳点(CDs)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)之间的静电自组装作用合成了CDs-CTAB复合材料,并据此构建了一种低毒灵敏的电化学传感器,可用于检测2,4-二氯酚。所构建的CDs-CTAB纳米复合材料能有效地促进电子转移,并对2,4-二氯酚的氧化表现出了优异的电催化活性。通过使用透射电子显微镜、紫外光谱法、红外光谱法、电化学阻抗法等方法,我们对复合材料及修饰电极进行了表征,并使用差示脉冲伏安法(DPV)来定量测定2,4-二氯酚:在最优的实验条件下,2,4-二氯酚的氧化峰电流和浓度成正比,其检测的浓度线性范围为0.04-8.0μmol L-1,最低检测限为0.01μmol L-1。这种检测器已成功应用于湖水中2,4-二氯酚的测定,且具有较好的回收率。2.Gr-CTAB-CDs复合薄膜修饰电极的构建及其对湖水中2,4-二氯酚的检测本实验基于碳点、石墨烯和CTAB合成了Gr-CTAB-CDs复合纳米材料,据此构建了一种高灵敏、高选择性的电化学传感器,可用于检测2,4-二氯酚。复合纳米材料以CTAB这种两亲性的物质作为桥梁,连接了表面带有大量羟基和羧基的碳点和疏水性的石墨烯,该复合材料有着独特的性质,能有效地促进电子转移,并对2,4-二氯酚的氧化表现出了优异的电催化活性。利用透射电子显微镜、紫外光谱法、红外光谱法、电化学阻抗法等多种方法对复合材料及修饰电极进行表征。利用线性扫描伏安法(LSV)来定量测定2,4-二氯酚:在最优的实验条件下,2,4-二氯酚的氧化峰电流和浓度成正比,其检测的浓度线性范围为0.01-15.0μmol L-1,最低检测限为0.003μmol L-1。这种检测器有着良好的灵敏度、选择性、宽的线性范围,且已成功应用于湖水中2,4-二氯酚的测定。3.Ag NPs-CDs-CTAB复合薄膜修饰电极的构建及其对湖水中2,4-二氯酚的检测本实验采用绿色简单的一锅合成法合成了碳点-银纳米粒子复合材料,制备了Ag NPs-CDs-CTAB/GCE修饰电极用以检测2,4-二氯酚。该修饰电极能有效地促进电子转移,并对2,4-二氯酚的氧化表现出了优异的电催化活性,大幅度提高了2,4-二氯酚的电化学信号。我们采用了多种方法对复合材料及修饰电极进行了系统的表征,并采用线性扫描伏安法(LSV)对2,4-二氯酚进行了定量测定:在最优的实验条件下,2,4-二氯酚的氧化峰电流和浓度成正比,其检测的浓度线性范围分别为0.004-8.0μmol L-1,8.0-40.0μmol L-1,最低检测限为0.001μmolL-1。该方法已成功应用于湖水中2,4-二氯酚的测定,并且获得了满意的回收率。构建的电化学传感器比之于其他的方法更简单、环保且更灵敏。
【关键词】：2 4-二氯酚 碳点 石墨烯 银纳米颗粒 纳米复合材料 电化学传感器
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TP212
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-33
• 1.1 氯酚物质概述13-17
• 1.1.1 2,4-二氯酚的结构及简介13-14
• 1.1.2 2,4-二氯酚的危害14
• 1.1.3 2,4-二氯酚的分析方法14-17
• 1.2 碳点的简介17-22
• 1.2.1 碳点的制备方法18-19
• 1.2.2 碳点的性质19-20
• 1.2.3 碳点在分析中的应用20-22
• 1.3 石墨烯简介及其在电化学传感中的应用22-23
• 1.3.1 石墨烯简介22
• 1.3.2 石墨烯在电化学传感器中的应用22-23
• 1.4 纳米银简介及其在电化学传感中的应用23
• 1.4.1 纳米银简介23
• 1.4.2 纳米银在电化学传感器中的应用23
• 1.5 研究意义及内容23-25
• 参考文献25-33
• 第二章 CDs-CTAB复合薄膜修饰电极的构建及对湖水中 2,4-二氯酚的检测33-49
• 2.1 引言33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 试剂和仪器33-34
• 2.2.2 CDs-CTAB复合纳米材料的制备34
• 2.2.3 CDs-CTAB-CS/GCE的制备34-35
• 2.2.4 电化学测量35
• 2.3 结果与讨论35-45
• 2.3.1 碳点的表征35-36
• 2.3.2 交流阻抗表征CDs-CTAB-CS/GCE修饰电极36-37
• 2.3.3 2,4-DCP在修饰电极上的循环伏安行为37-38
• 2.3.4 支持电解质pH对 2,4-DCP的电化学影响38-39
• 2.3.5 扫描速率对 2,4-DCP的电化学影响39-42
• 2.3.6 工作曲线42-43
• 2.3.7 干扰的影响43-45
• 2.3.8 实际水样检测45
• 2.4 小结45-46
• 参考文献46-49
• 第三章 Gr-CTAB-CDs复合薄膜修饰电极的构建及对湖水中 2,4-二氯酚的检测49-64
• 3.1 引言49-50
• 3.2 实验部分50-51
• 3.2.1 试剂和仪器50
• 3.2.2 Gr-CTAB-CDs复合材料的制备50
• 3.2.3 分析过程50-51
• 3.2.4 样品处理51
• 3.3 结果与讨论51-61
• 3.3.1 电极修饰材料的表征51-53
• 3.3.2 Gr-CTAB-CDs修饰电极的交流阻抗表征53-55
• 3.3.3 支持电解质pH对 2,4-DCP的电化学影响55-56
• 3.3.4 扫描速率对 2,4-DCP在修饰电极上的影响56-58
• 3.3.5 工作曲线58-59
• 3.3.6 Gr-CTAB-CDs/GCE的重复性、稳定性和选择性59-61
• 3.3.7 实际样品分析61
• 3.4 小结61-62
• 参考文献62-64
• 第四章 Ag NPs/CDs-CTAB复合薄膜修饰电极的构建及对湖水中2,4-二氯酚的检测64-79
• 4.1 引言64
• 4.2 实验部分64-66
• 4.2.1 试剂和仪器64-65
• 4.2.2 Ag NPs/CDs-CTAB复合材料的合成65
• 4.2.3 工作电极的制备65
• 4.2.4 样品制备和电化学测量65-66
• 4.3 结果与讨论66-76
• 4.3.1 Ag NPs/CDs复合纳米材料的表征66-68
• 4.3.2 Ag NPs/ CDs-CTAB/GCE的电化学表征68-70
• 4.3.3 pH对 2,4-DCP在修饰电极上的影响70-71
• 4.3.4 扫速对 2,4-DCP在修饰电极上的影响71-73
• 4.3.5 工作曲线73-74
• 4.3.6 Ag NPs/ CDs-CTAB/GCE的重复性、稳定性和选择性74-76
• 4.3.7 实际样品检测76
• 4.4 小结76-77
• 参考文献77-79
• 第五章 结论与建议79-81
• 5.1 结论79
• 5.2 建议79-81
• 个人简历及在校期间发表的学术论文81-82
• 致谢82

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