水质污染综合检测方法及工作电极表面电化学性能研究

发布时间：2020-11-11 03:32

　　 目前我国面临严重的水质污染问题,近年来发生的水质污染事件具有以下特点:i)污染事件发生在远离城市的水源地,实验环境简陋;ii)污染物成分复杂,主要概况为色素污染、化学药品污染、生物污染和重金属污染四大类,且重金属类污染毒性极高,国标中重金属类的安全含量低于其他污染物1-2量级。针对水质污染特点,需要发展一种检测方法,应具备以下特点:i)操作简单,可靠性高的;ii)环境友好,不存在二次污染水源的可能;iii)检测精度高,检测污染种类范围大,可以对混合污染物进行检测。本文以分光光度法和溶出伏安法作用检测原理,实现对于四大类污染的检测。简化光学检测系统,提高可靠性;发展算法,混合污染物谱线解析,实现各组分含量检测;制备掺硼金刚石薄膜电极,代替汞膜电极,简化预处理过程,防止汞膜镀膜液对环境的二次污染。1)基于分光光度法检测分子类污染物。以CCD探测器为检测元件,设计检测光路,去除正弦分光机构,提高机构可靠性;CCD探测器的像素和波长成线性关系,完成系统校核。单一色素测试,检测结果显示光学系统工作稳定,检测精度高;配制显色剂,对无色化学药品和生物污染的检测;设计有针对性的发展解谱算法,实现不同类型重叠谱线解谱分析,预测重合混合污染物组分浓度。2)基于溶出伏安法检测重金属污染物。采用汞膜电极对重金属进行分析,测试实验系统检测性能。汞膜电极对于底液酸碱性敏感,pH=4.68,富集时间300s,得到质量最好、形状最完整的扫描谱线。3)制备硼掺杂金刚石薄膜电极,用于取代汞膜电极。探究热丝化学气相沉积工艺过程中CH_4浓度对于金刚石薄膜生长速率、价键和微观结构的影响;探究对硼掺杂浓度对于薄膜价键,组分,微观结构以及生长均匀性的影响。4)对硼掺杂金刚石薄膜电极进行电化学测试,探究硼掺杂金刚石薄膜导电机理;讨论硼浓度对于电极电化学势窗的影响;测试掺杂后金刚石薄膜电极电化学性能。最后将掺杂后金刚石薄膜电极应用到重金属实际检测中,灵敏度和检出限均超过汞膜电极。
【学位单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：X832
【部分图文】：

第1章 前言意义类赖以生存的重要自然资源，直接制约着人类社会的发展。水类不合理的开发利用，造成了非常严重的水资源危机。水资源全球人类共同面对的重大课题。我国是水资源严重缺乏的国家以及水质污染严重两大问题。我国的水资源分布如图 1-1 所示发达地区、东部沿海地区，水资源压力相对较小，荒漠化严重重不足，而工业发达的京津冀地区面临着水资源不足和污染严

1955 年美国通用公司在高温高压的实验环境成出人造金刚石晶体（He，2015）。经过几十年的发到了不断的完善，并成功的实现了规模生产。但该状，结构功能性差，成产成品应用范围小。积研究也开展得很早，Derjaguin 等人采用化学气合成出金刚石晶体。Konoplyuk 等人，以甲烷和氢刚石衬底上合成出金刚石（Konoplyuk，2007）。经到了迅猛发展，发展出直流等离子体喷射法（李文，2001）、电子回旋共振等离子体辅助微波法改进方薄膜的生长速率和薄膜质量都得到了提高。

2015）。氮掺杂形成的施主能级很高，达到 1.7 eV，造电；磷掺杂的施主能级很低，仅为 0.6 eV，造成掺杂后金刚石达到 600 cm2/(Vs)，磷掺杂主要采用离子注入的方式进行，CV石薄膜质量不高（Zhang，2013）。是迄今金刚石薄膜最常见的掺杂元素，具有良好的工艺性能，到良好的效果。目前常用硼掺杂源为乙硼烷、三氟化硼气态或容三甲酯、硼酸三乙酯，通过流量控制器后进入反应室。硼原子他会夺取碳原子的一个电子而进而形成一个“空穴”，呈现出硼在金刚石薄膜中受主能级为 0.37 eV，随着掺杂浓度的提高，cm-3时，载流子迁移率可以达到 1600-2020 cm2V-1s-1，有文献显至具有超导特性，是制成电极的理想材料（Shi，2015）。金刚石薄膜的电化学应用
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 许青波;王传新;王涛;代凯;夏述平;;硼掺杂金刚石薄膜的制备和性能研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2018年03期

2 顾毓沁;;人们努力开发金刚石薄膜和其他功能材料[J];国际学术动态;1996年07期

3 甄桓;;浅谈CVD金刚石薄膜技术[J];江汉石油科技;2010年02期

4 路一泽;檀柏梅;高宝红;刘宜霖;张礼;;HFCVD金刚石薄膜的热场模拟及实验[J];半导体技术;2018年01期

5 曹阳;满卫东;吕继磊;刘伟;孙洁;江南;;碳化硅衬底沉积高取向金刚石薄膜[J];硬质合金;2017年06期

6 刘峰斌;陈文彬;;表面修饰金刚石薄膜导电性研究进展[J];功能材料;2016年12期

7 张珂;姜云浩;陆峰;刘鲁生;翟朝峰;黄楠;;氮化硅表面生长金刚石薄膜及其摩擦磨损性能研究[J];沈阳建筑大学学报(自然科学版);2017年04期

8 谷继腾;杨扬;唐永炳;张文军;;硼掺杂对微波等离子体化学气相沉积制备金刚石薄膜高择优取向生长的影响[J];集成技术;2017年04期

9 刘学杰;乔海懋;;硅掺杂金刚石薄膜形成过程的研究[J];内蒙古科技大学学报;2017年02期

10 王新昶;申笑天;赵天奇;孙方宏;沈彬;;复合金刚石薄膜涂层铝塑复合管拉拔模的制备及应用(上)[J];超硬材料工程;2016年02期

相关博士学位论文 前10条

1 刘兴举;水质污染综合检测方法及工作电极表面电化学性能研究[D];中国地质大学(北京);2018年

2 黄健;基于自支撑金刚石薄膜的晶体管和紫外探测器制备与性能研究[D];上海大学;2010年

3 王小平;金刚石薄膜电致发光特性研究[D];郑州大学;2002年

4 马丙现;CVD金刚石膜的附着性能与应用[D];郑州大学;2003年

5 杨保和;金刚石薄膜压力传感器研制[D];河北工业大学;2003年

6 骆金龙;CVD金刚石薄膜的制备及其特性和器件化研究[D];复旦大学;2005年

7 刘峰斌;不同表面端基掺硼金刚石薄膜的微观结构及性能[D];清华大学;2006年

8 刘健敏;CVD金刚石薄膜在光电器件中的应用研究[D];上海大学;2007年

9 苏青峰;CVD金刚石薄膜材料与辐射探测器件的研究[D];上海大学;2007年

10 刘燕燕;微波等离子体化学气相沉积金刚石薄膜的电子显微学分析[D];大连理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 张宇;热丝化学气相沉积金刚石薄膜及其场发射性能研究[D];湖南大学;2017年

2 张莹;氮等离子体对金刚石薄膜的影响研究[D];武汉工程大学;2015年

3 陈辉;微波法制备高质量金刚石薄膜[D];武汉工程大学;2013年

4 韩佳宁;金刚石薄膜合成反应动力学及金刚石n型掺杂[D];河北大学;2002年

5 张志强;超深钻探井底动力机具磨损失效及复合金刚石薄膜改性[D];中国地质大学(北京);2017年

6 陈文彬;表面修饰金刚石薄膜导电性研究[D];北方工业大学;2017年

7 陈琦;热丝化学气相沉积制备大面积金刚石薄膜工艺的研究[D];天津理工大学;2008年

8 柴士磊;纳米金刚石薄膜的制备与研究[D];郑州大学;2007年

9 杨传径;氧化铝衬底上利用金刚石纳米粉引晶方法合成的高掺杂金刚石薄膜的特性研究[D];吉林大学;2006年

10 俞柳江;真空磁过滤弧沉积非晶金刚石薄膜及其在生物医学材料领域中的应用研究[D];中国科学院上海冶金研究所;2000年

本文编号：2878685