基于大环化合物和纳米材料的重金属离子电化学传感研究
发布时间：2021-01-30 12:20
长期以来,地下水中重金属离子的污染问题已成为世界性的环境问题,严重危害着人类健康。因此,实现对地下水中重金属离子的快速、痕量、高灵敏度、高选择性检测,对于正确评估环境污染意义重大,也是倍受关注的研究难点和热点问题。由于Cr（Ⅵ）和As（Ⅲ）的毒性远远强于其它重金属离子,因此开展对这两种重金属离子的痕量分析检测是重中之重的研究工作。然而,此前对这两种重金属离子检测的报道大多采用溶出伏安法,这种方法需要选用贵金属电极或贵金属纳米粒子修饰电极,并且修饰电极需要很均一的形貌；同时,由于发生氧化还原反应的条件限制,检测需在强酸性环境下进行。本文主要围绕如何避免以前文献报道中Cr（Ⅵ）和As（Ⅲ）电化学检测存在的缺陷,还能采用电化学方法对它们实现灵敏选择性检测研究。通过构建两种新型传感器,实现对这两种重金属离子的选择性灵敏检测。薄层材料广泛应用于光学,电学,废水的光催化降解,能量储存及光电转换等领域,但在电化学分析检测领域报道的比较少,借用薄层材料,根据其选择性吸附特点,把其应用于水体中重金属离子的检测。这是本文开展的另一个研究内容。本论文研究内容包括以下3个部分：（1）我们利用合成的巯基氮杂冠醚...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 水中重金属离子污染现状
1.2.1 水中重金属离子污染概述
1.3 重金属离子检测分析方法概述
1.3.1 AAS分析技术
1.3.2 ICP-MS分析技术
1.3.3 XRF分析技术
1.3.4 INAA分析技术
1.3.5 SPR分析技术
1.3.6 SERS分析技术
1.4 电化学分析用于环境检测概述
1.4.1 电导分析法
1.4.2 电位分析法
1.4.3 库仑分析法
1.4.4 极谱分析法
1.5 纳米材料及大环化合物应用于电化学传感器检测重金属离子概述
1.5.1 金属氧化物
1.5.2 贵金属纳米材料
1.5.3 碳纳米管
1.5.4 石墨烯
1.5.5 薄层纳米材料
1.5.6 大环有机物
1.6 本论文主要研究内容及选题依据
参考文献
第2章 基于氮杂冠醚修饰电极对Cr（Ⅶ）的灵敏选择性检测
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料及规格
2.2.2 仪器及表征
2.2.3 合成带巯基的氮杂冠醚
2.2.4 氮杂冠醚自我组装到Au电极表面
2.2.5 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 Cr（Ⅵ）检测的原理
2.3.2 合成带巯基的氮杂冠醚的EIS-MS表征
2.3.3 带巯基的氮杂冠醚分子自组装到Au电极表面的AFM表征
2.3.4 氮杂冠醚分子自组装到Au电极表面吸附Cr（Ⅵ）后的XPS表征
2.3.5 电化学表征冠醚分子层自组装到Au电极表面
2.3.6 采用阻抗法检测Cr（Ⅵ）
2.3.7 冠醚/Au电极的选择性,干扰性,稳定性研究
2.3.8 实样分析检测
2.4 结论
参考文献
3O4/RTIL/SCPE传感器对As（Ⅲ）的灵敏检测">第3章 基于Au/Fe3O4/RTIL/SCPE传感器对As（Ⅲ）的灵敏检测
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 化学试剂
3.2.2 仪器
3O4-RTIL修饰SCPE电极"> 3.2.3 制备Au/Fe3O4-RTIL修饰SCPE电极
3.2.4 电化学检测As（Ⅲ）/As（Ⅴ）
3.3 结果和讨论
3.3.1 检测砷的机理
3O4纳米结构的形貌和结构表征"> 3.3.2 Au/Fe3O4纳米结构的形貌和结构表征
3O4-RTIL修饰SCPE电极"> 3.3.3 电化学表征Au/Fe3O4-RTIL修饰SCPE电极
3.3.4 优化电化学检测砷所涉及到的实验条件
3.3.5 电化学检测As（Ⅲ）
3.3.6 干扰检测
3.3.7 电极的稳定性和重现性
3.3.8 实际水样分析检测
3.4 结论
参考文献
第4章 基于薄层TiP修饰电极对重金属离子的检测
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 原料及规格
4.2.2 仪器及表征
4.2.3 制备多层TiP及薄层TiP
4.2.4 玻碳电极的预处理及修饰
4.2.5 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 对合成的多层α-TiP及薄层α-TiP的表征
4.3.2 电化学表征薄层α-TiP修饰GCE电极
2+所涉及到的实验条件"> 4.3.3 优化电化学检测Pb2+所涉及到的实验条件
2+"> 4.3.4 采用修饰电极,电化学检测Pb2+
4.3.5 薄层修饰电极,电化学检测其它重金属离子
4.3.6 实际水样分析检测
4.4 结论
参考文献
第5章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
致谢
博士阶段发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of graphene-based strain sensors[J]. 赵静,张广宇,时东霞. Chinese Physics B. 2013(05)
[2]Electrochemical synthesis of silver nanoparticles-coated gold nanoporous film electrode and its application to amperometric detection for trace Cr（VI）[J]. XU He1, ZHENG QiaoLi1, YANG Ping1, LIU JianShe1, XING SuJie2 & JIN LiTong2 1School of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China 2Department of Chemistry, East China Normal University, Shanghai 200062, China. Science China（Chemistry）. 2011(06)
[3]国家危险废物名录[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2008(34)
[4]Macrocyclic compound as ionophores in lead（Ⅱ） ion-selective electrodes with excellent response characteristics[J]. HUANG MeiRong,MA XiaoLi & LI XinGui Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education,Institute of Materials Chemistry,College of Mate-rials Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China. Chinese Science Bulletin. 2008(21)
[5]重金属汞对植物生理活动的影响和钙离子的拮抗作用[J]. 李恬,肖素勤,吴燕飞,王小清,朱佳梅,刘蝶,何炎明. 中山大学学报(自然科学版). 2008(S1)
博士论文
[1]无机砷在淡水浮游植物和动物中的富集与毒性效应研究[D]. 汪宁欣.南京大学 2014
本文编号：3008890
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 水中重金属离子污染现状
1.2.1 水中重金属离子污染概述
1.3 重金属离子检测分析方法概述
1.3.1 AAS分析技术
1.3.2 ICP-MS分析技术
1.3.3 XRF分析技术
1.3.4 INAA分析技术
1.3.5 SPR分析技术
1.3.6 SERS分析技术
1.4 电化学分析用于环境检测概述
1.4.1 电导分析法
1.4.2 电位分析法
1.4.3 库仑分析法
1.4.4 极谱分析法
1.5 纳米材料及大环化合物应用于电化学传感器检测重金属离子概述
1.5.1 金属氧化物
1.5.2 贵金属纳米材料
1.5.3 碳纳米管
1.5.4 石墨烯
1.5.5 薄层纳米材料
1.5.6 大环有机物
1.6 本论文主要研究内容及选题依据
参考文献
第2章 基于氮杂冠醚修饰电极对Cr（Ⅶ）的灵敏选择性检测
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 原料及规格
2.2.2 仪器及表征
2.2.3 合成带巯基的氮杂冠醚
2.2.4 氮杂冠醚自我组装到Au电极表面
2.2.5 电化学测试
2.3 结果与讨论
2.3.1 Cr（Ⅵ）检测的原理
2.3.2 合成带巯基的氮杂冠醚的EIS-MS表征
2.3.3 带巯基的氮杂冠醚分子自组装到Au电极表面的AFM表征
2.3.4 氮杂冠醚分子自组装到Au电极表面吸附Cr（Ⅵ）后的XPS表征
2.3.5 电化学表征冠醚分子层自组装到Au电极表面
2.3.6 采用阻抗法检测Cr（Ⅵ）
2.3.7 冠醚/Au电极的选择性,干扰性,稳定性研究
2.3.8 实样分析检测
2.4 结论
参考文献
3O4/RTIL/SCPE传感器对As（Ⅲ）的灵敏检测">第3章 基于Au/Fe3O4/RTIL/SCPE传感器对As（Ⅲ）的灵敏检测
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 化学试剂
3.2.2 仪器
3O4-RTIL修饰SCPE电极"> 3.2.3 制备Au/Fe3O4-RTIL修饰SCPE电极
3.2.4 电化学检测As（Ⅲ）/As（Ⅴ）
3.3 结果和讨论
3.3.1 检测砷的机理
3O4纳米结构的形貌和结构表征"> 3.3.2 Au/Fe3O4纳米结构的形貌和结构表征
3O4-RTIL修饰SCPE电极"> 3.3.3 电化学表征Au/Fe3O4-RTIL修饰SCPE电极
3.3.4 优化电化学检测砷所涉及到的实验条件
3.3.5 电化学检测As（Ⅲ）
3.3.6 干扰检测
3.3.7 电极的稳定性和重现性
3.3.8 实际水样分析检测
3.4 结论
参考文献
第4章 基于薄层TiP修饰电极对重金属离子的检测
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 原料及规格
4.2.2 仪器及表征
4.2.3 制备多层TiP及薄层TiP
4.2.4 玻碳电极的预处理及修饰
4.2.5 电化学测试
4.3 结果与讨论
4.3.1 对合成的多层α-TiP及薄层α-TiP的表征
4.3.2 电化学表征薄层α-TiP修饰GCE电极
2+所涉及到的实验条件"> 4.3.3 优化电化学检测Pb2+所涉及到的实验条件
2+"> 4.3.4 采用修饰电极,电化学检测Pb2+
4.3.6 实际水样分析检测
4.4 结论
参考文献
第5章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
致谢
博士阶段发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]Review of graphene-based strain sensors[J]. 赵静,张广宇,时东霞. Chinese Physics B. 2013(05)
[2]Electrochemical synthesis of silver nanoparticles-coated gold nanoporous film electrode and its application to amperometric detection for trace Cr（VI）[J]. XU He1, ZHENG QiaoLi1, YANG Ping1, LIU JianShe1, XING SuJie2 & JIN LiTong2 1School of Environmental Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China 2Department of Chemistry, East China Normal University, Shanghai 200062, China. Science China（Chemistry）. 2011(06)
[3]国家危险废物名录[J]. 中华人民共和国国务院公报. 2008(34)
[4]Macrocyclic compound as ionophores in lead（Ⅱ） ion-selective electrodes with excellent response characteristics[J]. HUANG MeiRong,MA XiaoLi & LI XinGui Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials of Ministry of Education,Institute of Materials Chemistry,College of Mate-rials Science and Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China. Chinese Science Bulletin. 2008(21)
[5]重金属汞对植物生理活动的影响和钙离子的拮抗作用[J]. 李恬,肖素勤,吴燕飞,王小清,朱佳梅,刘蝶,何炎明. 中山大学学报(自然科学版). 2008(S1)
博士论文
[1]无机砷在淡水浮游植物和动物中的富集与毒性效应研究[D]. 汪宁欣.南京大学 2014
本文编号：3008890
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