纳米金基修饰电极的构建及在海岸带水体金属检测中的应用

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiexia1987623
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海岸带是具有独特陆、海双重属性的动态且复杂的多界面生态系统。海水中的微量金属元素(如铜、镉、铅、锌、汞、镍和硒等)因具有不可降解性、生物蓄积性、高毒性和环境可持久性等特点一直受到人们的重视。加强海岸带水体中微量金属含量的准确检测与分析,不仅可以为海洋环境的管理、重金属污染的控制和治理提供科学依据,而且对于海洋经济的健康发展也具有非常重要的意义,是海洋环境科学中亟需解决的难点之一。采用原子光谱法、电感耦合等离子体-质谱法等对海水中的金属元素进行检测时,为消除海水中高的盐度的影响,样品的前处理过程较为复杂,而且仪器昂贵,测定成本较高。电化学检测方法因具有分析速度快、灵敏度高、预处理过程简单、受海水高盐基质影响小等显著优点,在海岸带水体的金属检测中有一定的技术优势。本论文以电化学方法作为主要检测技术,通过设计特殊形貌的纳米材料对电极进行修饰,提高电极的电化学活性,实现了近岸海水中低浓度微量金属元素的快速检测。主要研究工作如下:1)金@二氧化锰核壳微球修饰电极伏安法检测海水中的铜通过电化学沉积方法合成Au@MnO2核壳结构的复合材料,其中电化学沉积的Au核作为活性支撑材料促进了MnO2的生长,并且形成了一种独特的规则的球形核壳结构。所制备的球形Au@MnO2核壳微球直径在200250 nm,卷曲的球体边缘状如仙人掌形。该结构由于结合了MnO2的吸收能力和AuNP的电催化能力,利用Au@MnO2修饰电极通过阳极溶出伏安法测定海水中的铜离子。在最佳优化条件下,Au@MnO2修饰电极对海水中铜离子检测的线性范围为20 nmol/L1μmol/L,检测限为5 nmol/L。该核壳微球的修饰电极的拥有较为理想的稳定性和重现性,并且可以成功用以检测海水中铜离子。2)树枝状纳米金/多孔还原氧化石墨烯高性能电化学传感器的简易合成及伏安法检测海水中的硒采用氧化石墨烯与牺牲普鲁士蓝的电化学共沉积法合成高活性的多孔还原氧化石墨烯(P-rGO),然后电化学沉积树枝状纳米金(AuNDs),制备出AuNDs/P-rGO修饰电极。通过SEM和EDS表征电极表面性质。GCE/P-rGO显示出比GCE更大的比表面积,大量的多孔结构在电极表面形成了许多导电通道,增加了该电极的催化性能。通过使用P-rGO作为支撑基底检测多巴胺的结果表明,P-rGO纳米材料具有优异催化导电性能,为AuNDs/P-rGO修饰电极的进一步应用提供了有利条件。利用AuNDs/P-rGO检测海水中的硒元素时响应信号良好。在最佳优化实验条件下,该电极对海水中硒的检测线性范围为3 nmol/L300 nmol/L,检测限为0.9 nmol/L。该方法所提出的路线可作于各种三维纳米材料的电沉积的通用制备方法,应用于三维纳米材料结构的电催化和电化学研究中。
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