电纺氨基/巯基化有机硅凝胶纤维修饰电极及其电化学传感

来源 :东华大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kick666
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,电纺纳米纤维材料由于具有高比表面积和多孔结构等特点而成功的应用到电化学传感领域。静电纺丝前驱液中一般需要添加高分子聚合物以改善其可纺性,但多数聚合物具有较差的导电性,从而限制了其在电化学传感领域的应用。  本文主要以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTS)溶胶为静电纺丝前驱液,利用静电纺丝技术成功制备了多种有机硅凝胶纤维修饰电极,结合原位沉积金纳米粒子技术以改善纤维的导电性,并应用于水体中痕量重金属(如镉和铜)离子及小分子有机物(如水合肼)的高灵敏检测。主要研究内容和结论如下:  1、以高分子聚合物PVP为成纤基质,与APTES溶胶混合制备纺丝前驱液,利用静电纺丝技术制备含有氨基的有机硅凝胶纤维(AOF),并将其修饰在有MPTS单分子膜的金电极表面,从而制得富含氨基的有机硅凝胶纤维修饰电极(AOF/MPTS/AuE)。实验中研究了静电纺丝参数对AOF形貌的影响。在15 kV、15 cm、0.8 mL/h的条件下,可制得较均匀、稳定的纤维丝。运用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)对纤维形貌、结构进行表征。由于电极表面富含氨基官能团及修饰的纤维具有三维立体网络结构,采用溶出伏安法证明了该修饰电极对水中Cu(Ⅱ)离子具有高灵敏的溶出伏安响应,在优化条件下,Cu(Ⅱ)离子的溶出峰电流与其浓度在7.8×10-12~1.5×10-9 mol/L和1.5×10-9~7.8×10-8 mol/L范围内呈现良好的线性关系,检测限为2.6×10-12 mol/L(S/N>3),并将其成功应用于实际水样的测定。  2、以高分子聚合物PVP为成纤基质,与MPTS和APTES溶胶混合,在最优纺丝条件下(15 kV、12 cm、0.6 mL/h),利用静电纺丝技术制备富含巯基-氨基的复合有机硅凝胶纤维(ATOF),并采用原位沉积法在纤维表面沉积金纳米颗粒,进一步制得包含金纳米颗粒的巯基/氨基功能化复合有机硅凝胶纤维修饰电极(Aunano-ATOF/AuE),该修饰电极对重金属Cd(Ⅱ)离子和Cu(Ⅱ)离子有很好的电化学响应。SEM的结果表明实验中制备了连续性好且均匀的纤维,FTIR证明了富含氨基和巯基的有机硅凝胶纤维的形成,TEM和X射线光电子能谱(XPS)证明了极细金纳米粒子在纤维表面的成功沉积,粒子分散均匀,平均粒径为2.5 nm。由于纤维膜中同时含有巯基和氨基这两种官能团,采用溶出伏安法研究了该电极对Cd(Ⅱ)离子和Cu(Ⅱ)离子的同时检测的可行性。在优化条件下,其溶出峰电流与其浓度分别在8.9×10-9~7.1×10-7 mol/L和4.0×10-10~1.1×10-8 mol/L范围内呈现良好线性关系。  3、以高分子聚合物PVP为成纤基质,与MPTS溶胶混合,在优化纺丝条件下(15 kV、13 cm、0.5 mL/h),利用静电纺丝技术制备含有巯基的有机硅凝胶纤维(TOF)。由于Au-S键的共价键合,TOF能够在金电极表面稳定固着,有机硅凝胶纤维经过乙醇浸泡可去除大部分的PVP,从而形成具有多孔网络结构的巯基有机硅凝胶纤维(PTOF),经过金纳米颗粒的沉积,得到富含金纳米粒子的多孔有机硅凝胶纤维修饰电极(Aunano-PTOF/AuE),运用SEM和FTIR技术对纤维的形貌和结构进行表征,证明了多孔纤维膜的形成,采用TEM和XPS技术表明金纳米粒子成功沉积在纤维表面。循环伏安实验结果证明了PVP的去除和纳米粒子的沉积大大改善了纤维的导电性及比表面积。该修饰电极还可应用于水体中水合肼的检测,在0.5~50μmol/L和50μmol/L~3mmol/L的水合肼浓度范围内,溶出峰电流和浓度呈良好的线性关系,检测限为0.1μmol/L。
其他文献
我国硫酸产量居世界第三位,由此引发了硫铁矿烧渣占用土地等一系列环境问题,仅有约10%的烧渣用于水泥等工业作辅助原料,不仅利用率低,而且产品的附加值也低,从而限制了烧渣的大规模利用。如果能综合利用烧渣中的有益成分,不仅可以二次利用国家资源,提高企业效益,而且能够解决环境问题,具有重要的现实意义。一般每生产1t硫酸会产生0.8t烧渣,我国每年排放约1200万t硫铁矿烧渣。硫铁矿烧渣中铁的含量较高,这是
本文通过对荣华二采区10
期刊
飞秒激光具有超快时间分辨、超高空间局域和超强峰值功率的特点,可以在任何的透明介质内部诱导介质的非线性电离和损伤,从而实现介质内部的体制造和亚衍射局域损伤,在飞秒激光光
钛石膏作为一种替代天然石膏的石膏资源,是一项宝贵财富,虽然在水泥缓凝剂及轻质墙体材料中得到了一定应用,但是由于其水化活性比较差,强度难以被激发而被当作垃圾处理,成为应用程度最小、应用范围最窄的工业副产石膏。本课题基于形态组成模拟法,探索导致钛石膏标稠用水量大、力学强度低的原因,并在此基础上,采用物理、化学两种改性方法激发钛石膏活性,改善钛石膏物理性能,将其应用于建材领域,为进一步促成钛石膏的资源化
3月19日,湖南省郴州市疫情应急处置指挥部通报:自2月14日0时至3月18日24时,郴州市无新增确诊病例.回望这场没有硝烟的新冠肺炎疫情阻击战,郴州市数字城管人不畏艰险,始终与全
期刊
艺术流派或艺术运动,过去常常作为某个区域或国家范围内的现象出现。然而,过去几十年,我们目睹了全球化过程,对于无论是艺术的发展抑或是我们理解艺术的方式,都产生了极大的
4月29日,全省水利工作会议在石家庄召开.省水利厅党组书记、厅长位铁强出席会议并作重要讲话.会议回顾总结2019年全省水利工作,分析当前面临的形势,安排部署2020年重点任务.
期刊
目前,最成功的液/液界面电分析化学技术是以滴汞电极为工作电极的极谱分析法。该分析方法的优势在于每滴汞滴表面都是全新的,这样可最大限度地减少干扰,提高分析结果的重现性。近半个多世纪以来,极谱分析法在理论研究和实际应用方面都有很大的发展,对微量组分,特别是无机离子的分析测定发挥了重要作用。但由于滴汞电极自身的毒性,使极谱分析法的应用受到了很大限制。因此,希望寻找一种合适的液体来取代汞滴或利用此原理设计
学位
农村集体经济可以增加农民收入,促进农村经济的快速增长.但随着村级集体经济的逐步扩大,村庄之间的差异越来越明显;农村集体经济结构不合理、经营收入低,影响了农村集体经济