基于水滑石插层材料对类芬顿体系化学发光的研究及其应用

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芬顿体系具有较强的氧化能力,因此被广泛应用于环境化学领域,作为工业污水和城市生活废水等的深度处理试剂。化学发光依赖于分子间氧化还原反应过程中释放的能量产生光辐射,与反应产生的活性氧中间体具有很高的相关性,因此常被用来检测活性氧中间体。类芬顿体系用其他一些离子或者纳米材料代替铁离子,同样具有很强氧化性,被现代科学家作为工具用于化学降解、有机合成、催化反应、化学发光检测等领域。然而,对于类芬顿体系产生强氧化能力的原因,一直存在两种解释,一种是羟自由基(·OH)机理,一种是过氧自由基(O2·)机理。因此,本文利用化学发光对活性氧检测的高灵敏度,借助水滑石催化类芬顿体系,对类芬顿体系反应过程的机理进行了探讨,并将其应用于实际样品的检测。主要研究结果如下:(1)首次将十二烷基苯磺酸钠(SDBS)修饰的镁铝水滑石引入类芬顿(Co(II)-H2O2)体系得到了很强的化学发光信号。在研究反应相关机理,发现十二烷基苯磺酸阴离子(DBS)在水滑石层板间形成的疏水环境对羟自由基的产生具有很好的促进作用,从而证实了类芬顿体系羟自由基反应过程,并推导了化学发光相关原理。(2)将EDTA-Co(II)络合物插层水滑石作为新的催化剂引入鲁米诺-过氧化氢化学发光体系时,络合物插层水滑石表现出了很好的催化作用。由于催化剂自身层板具有的缓冲能力,该体系不再局限于高pH检测条件下产生强化学发光,扩宽了应用范围;EDTA的络合作用对样品中的金属离子干扰也具有很好的抑制作用,增加了该体系的选择性。最后探讨了络合物插层水滑石对鲁米诺体系的催化机理,阐述了新体系在实际样品检测过程中的优点:(1)热稳定性;(2)水滑石固定在石英管中,减少催化剂流入废液。
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