功能化碳微球修饰材料对重金属离子的检测性能研究

发布时间：2017-09-17 12:36

  本文关键词：功能化碳微球修饰材料对重金属离子的检测性能研究

  更多相关文章： 功能化碳微球 无机重金属离子汞 选择性 灵敏性 电化学检测

【摘要】：随着社会主义现代化的快速发展,不仅在经济方面带来了快速的飞腾,而且在其他方面也带来了一系列的问题,比如环境问题,尤其是重金属离子的污染问题特别突出。众所周知,水资源是地球上的基础资源,它对于整体人类社会的文明发展有着非常重要的作用。而重金属是一种剧毒物质,其本身拥有自身难降解为无毒无害的物质的特性,随着食物链的不断富集,对人类的身心健康、生物圈的植物和动物等方面均构成巨大威胁。因此,寻找一种简单、快速、高效的分析重金属离子的手段就显得特别重要。到目前为止,非常多的分析方法已经应用到检测水环境中的无机重金属离子。其中,电化学分析手段因为其实验操作简单、成本低廉、检测速度快、灵敏度高和选择性好、检测限低的优点而被很多人采用。但是,多数纳米材料均是以贵金属、合成方法复杂而制备得到的,基于提倡节约环保的原则,寻找一种低成本、合成方法简单并且对水环境中的无机重金属离子具有较好的响应的材料便成为一种趋势。碳材料由于其独特的特性和结构,在全球范围内已经引发了广泛的关注,并将其应用到了很多领域。常见的纳米碳材料有：碳纳米管,石墨烯,碳微球等。碳微球(CMSs)因为其低成本、良好的导电性和易合成等特点,广泛应用于很多领域。氨基功能化碳微球的表面存在氨基基团,对重金属离子具有良好的亲和性,所以在吸附重金属离子时增加了其本身的吸附能力。根据上面的问题,本文的主要工作和创新点如下：第一,成功地合成了大小均一的氨基功能化碳微球(NH2-CMS),并将其作为组装电极的材料。在最优的实验条件下,采用方波阳极溶出伏安法单独、同时检测了四种无机重金属离子包含无机重金属离子铬、无机重金属离子铅、无机重金属离子铜、无机重金属离子汞,均表现出卓越的灵敏性和选择性。之后,将裸玻碳、碳微球组装电极、氨基化碳微球组装电极分别对无机汞离子电化学检测的灵敏度和检测限作比较,结果发现氨基化碳微球组装电极对无机重金属离子汞的电化学响应最好。然后我们展开了在实际水样中对无机汞离子的电化学分析,同样具有很好的响应,且回收率达到标准。最后,从吸附实验出发,给出了氨基化碳微球组装电极对四种无机重金属离子电化学检测响应的理论基础。第二,在氨基功能化碳微球的基础上,通过简单的方法合成了金纳米颗粒-碳微球,并且采用方波阳极溶出伏安法研究了金纳米颗粒-碳微球组装电极对无机重金属离子汞的电化学分析。根据电化学测试结果分析,其灵敏度和检测限均有提高,说明金纳米颗粒在催化氧化方面具有更高的电化学活性。最后,我们对金纳米颗粒-碳微球组装电极的稳定性进行了测试,得到的结果是峰电流的相对标准偏差(RSD)很低,说明金纳米颗粒-碳微球的稳定性很好,可以重复利用。
【关键词】：功能化碳微球 无机重金属离子汞 选择性 灵敏性 电化学检测
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.1;TQ127.11
【目录】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-15
• 第1章 绪论15-26
• 1.1 引言15
• 1.2 重金属离子的检测方法15-18
• 1.2.1 紫外-可分光光度法(UV)16
• 1.2.2 原子吸收光谱法(AAS)16
• 1.2.3 原子荧光法(AFS)16-17
• 1.2.4 电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)17
• 1.2.5 电化学分析-方波阳极溶出伏安法17-18
• 1.3 碳基材料分类及其性能18-23
• 1.3.1 碳纳米管19-20
• 1.3.2 石墨烯20-22
• 1.3.3 碳微球22-23
• 1.4 本论文的选题思路、研究内容和创新性23-26
• 1.4.1 本论文的选题思路23-24
• 1.4.2 本论文的主要研究内容24
• 1.4.3 本论文的创新性24-26
• 第2章 氨基功能化碳微球对四种重金属离子的检测性能探究26-46
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验部分27-29
• 2.2.1 化学试剂及规格27
• 2.2.2 实验仪器和设备27
• 2.2.3 氨基功能化碳微球(NH_2-CMS)的合成27-28
• 2.2.4 NH_2-CMS组装电极的制备28
• 2.2.5 NH_2-CMS组装的玻碳电极电化学检测无机重金属离子28-29
• 2.2.6 NH_2-CMS对无机重金属离子的吸附实验29
• 2.3 结果与讨论29-44
• 2.3.1 NH_2-CMS形貌和物相表征29-31
• 2.3.2 电化学表征NH_2-CMS31-33
• 2.3.3 电化学实验条件的优化33-35
• 2.3.4 采用NH_2-CMS组装电极电化学检测四种无机重金属离子35-40
• 2.3.5 NH_2-CMS的稳定性实验40-41
• 2.3.6 实际水样分析41-42
• 2.3.7 基于吸附实验对NH_2-CMS性能的合理解释42-44
• 2.4 本章小结44-46
• 第3章 金纳米颗粒-碳微球对汞离子电化学检测性能研究46-56
• 3.1 引言46-47
• 3.2 实验部分47-48
• 3.2.1 化学试剂及规格47
• 3.2.2 实验仪器和设备47
• 3.2.3 制备碳微球47
• 3.2.4 制备氨基化碳微球47-48
• 3.2.5 制备金纳米颗粒-碳微球48
• 3.2.6 制备金纳米颗粒-碳微球组装电极48
• 3.3 结果与讨论48-54
• 3.3.1 金纳米颗粒-碳微球的物相表征48-49
• 3.3.2 采用金纳米颗粒-碳微球组装电极电化学检测无机重金属离子汞49-50
• 3.3.3 电化学实验条件的优化50-52
• 3.3.4 金纳米颗粒-碳微球组装电极对汞离子的电化学响应52-53
• 3.3.5 金纳米颗粒-碳微球的稳定性实验53-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第4章 总结与展望56-58
• 4.1 本论文总结56-57
• 4.2 展望57-58
• 参考文献58-65
• 攻读硕士期间发表的学术论文65-66
• 致谢66-67

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