碳纳米管/聚噻吩复合物修饰电极的制备及重金属离子检测研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liyaping121416
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
新型纳米复合材料具有高电导率、良好的化学稳定性和结构稳定性等优点,将之用于制备高性能修饰电极,对于检测重金属离子具有重要的意义。本文结合碳纳米管(MWCNT)和聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)的高电导率和良好的分散性等优良特性,采用化学氧化聚合法制备了碳纳米管/导电聚合物复合材料,研究了碳纳米管的含量对复合物的分散性、电导率、修饰电极的电化学性能的影响。为了提高复合物与基底电极之间的粘合度,引入了3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(GOPS)。通过改变复合物、GOPS二者的比例,制备了一种粘合度和电化学性能都较好的浆料作为玻碳电极修饰材料,并将其用于重金属离子铅和镉的溶出伏安法检测。主要工作如下:1.以3,4-乙烯二氧噻吩(EDOT)为原料,MWCNT和聚苯乙烯磺酸钠(Na PSS)为掺杂剂,利用原位化学氧化聚合法合成了碳纳米管/聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚苯乙烯磺酸(MWCNT/PEDOT:PSS)复合材料;研究了聚合过程中碳纳米管含量对MWCNT/PEDOT:PSS复合物水中分散性、电导率和修饰电极的电化学性能的影响。结果表明,当碳纳米管在MWCNT/PEDOT:PSS复合物中的百分含量为0.03%时,MWCNT/PEDOT:PSS复合物的水分散性、成膜电导率、修饰电极的电化学性能明显优于其它实验组。优化条件下,MWCNT/PEDOT:PSS复合物在水溶液和PBS缓冲溶液中的Zeta电位分别为-19.2 m V、18.2 m V,粒径分别为525.8 nm、532.3 nm,成膜电导率为2.08 S cm-1。亚铁氰化钾探针在MWCNT/PEDOT:PSS复合物修饰电极上的电化学氧化还原过程受扩散控制,氧化/还原峰电流比约为1.04,氧化/还原峰电位差为63 m V;铅、镉离子在MWCNT/PEDOT:PSS复合物修饰电极上的溶出伏安响应大于其他实验组。2.分别对MWCNT/PEDOT:PSS复合物修饰电极、PEDOT:PSS修饰电极、MWCNT修饰电极、GOPS修饰电极、PEDOT:PSS和MWCNT机械混合的混合物修饰电极进行了循环伏安法(CV)表征和电化学交流阻抗(EIS)表征,比较了这几种电极差分脉冲阳极溶出伏安(DPASV)法检测铅、镉离子性能。基于上述实验合成的MWCNT/PEDOT:PSS复合物,通过添加GOPS,以提高MWCNT/PEDOT:PSS复合物在基底上的粘附力;同时研究了GOPS含量对MWCNT/PEDOT:PSS复合物修饰电极的电化学性能的影响。将MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料修饰在玻碳电极上,优化了MWCNT/PEDOT:PSS复合物和GOPS的含量,采用CV和DPASV对浆料修饰电极进行电化学性能表征。结果表明,引入GOPS后,MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料在基底上的结合力有所改善。当MWCNT/PEDOT:PSS复合物为0.04 g、GOPS为4μL,配制成900μL水溶液浆料时,所制备的MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料修饰电极的粘附性和电化学性能较好。在最优比例下,亚铁氰化钾探针在MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料修饰电极的氧化/还原峰电流比约为1.06,氧化/还原峰电位差为80 m V;铅、镉离子在MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料修饰电极上溶出伏安峰电流最大。3.在最优MWCNT/PEDOT:PSS复合物、GOPS比例下,对MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料滴加体积进行了优化。对DPASV沉积时间、沉积电位、脉冲宽度、脉冲周期、p H值进行了优化,获得了最佳检测条件。结果表明,当MWCNT/PEDOT:PSS复合物为0.04g、GOPS为4μL,配制成900μL水溶液浆料时,滴加2μL的MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料至玻碳电极表面,制成修饰电极进行铅、镉离子DPASV检测。在沉积时间为400 s、沉积电位为-1.1 V、脉冲宽度为0.02 s、脉冲周期为0.1 s、p H值为4的条件下,铅、镉离子在MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料修饰电极上的溶出伏安峰电流明显优于其它比例。铅离子的检测线性范围为0.1μg L-1~100μg L-1(R2=0.9941),检测下限为0.053μg L-1,灵敏度为0.0562μAμg-1 L;镉离子的检测线性范围为0.1μg L-1~90μg L-1(R2=0.9963),检测下限为0.035μg L-1,灵敏度为0.0854μAμg-1 L。此外,MWCNT/PEDOT:PSS/GOPS浆料修饰电极展现出了良好的重复性、再现性、稳定性、抗干扰性,也适用于实际样品中重金属离子的检测。湘江水和自来水中的铅、镉离子检测回收率在93%-112%,相对标准偏差(RSD)小于6%。
其他文献
随着人们对生活和工作环境质量要求的提高,中央空调被广泛应用于大型建筑中,中央空调系统运行时会产生大量的能源消耗。由于它包括众多相互关联的设备,参数相互耦合,且有多个热交换环节,如何在不同负荷下,既营造舒适环境又降低空调总消耗,具有重要意义。为此本文做了如下主要工作。首先,本文详细介绍了中央空调空气处理系统的构成和工作原理,并对影响热舒适度的六个因素进行分析。对冷冻水泵和空调机组风机建立了能耗模型。
近日,中共甘肃省委办公厅、甘肃省人民政府办公厅印发的《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的若干措施》(以下简称"双减"措施),这是中共甘肃省委、甘肃省人民政府全面贯彻落实党的十九大、十九届五中全会和中共中央办公厅、国务院办公厅《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》精神,
期刊
由于风电机组体积的不断增大,结构越来越复杂,安装地点越来越偏远等因素,风力发电机的状态监测和故障诊断越来越重要。建立基于风力发电机正常运行情况下的参数模型,即风力发电机正常行为模型,是目前大多数状态监测和故障诊断中最重要的环节。因此建立准确的风力发电机正常行为模型对于风力发电机状态监测具有重要意义。目前,大多数风力发电机的正常行为模型是对风力发电机的全局模型,没有考虑到风力发电机的不同运行工况。为
在面对大尺度、高时效的海洋探索与开发任务需求时,单个水下机器人的作业可靠性很难得到保障。多水下机器人协同技术由于其分布性和冗余性具有明显的优势,被各国研究机构广泛关注。编队控制作为多水下机器人协同技术的一个典型问题,是研究其它协同问题的基础。作为应用最为广泛的编队控制方法之一,主从式跟踪编队即领航者—跟随者编队方法依赖于对领航者的目标跟踪以及跟随者之间的协同编队策略。针对上述问题,本文提出了一种基
学位
因高龄人口及下肢功能障碍患者逐年增多,仅靠药物帮助和手术治疗无法对患者进行全面的康复训练,所以康复步行训练机器人被国内外研究者广泛关注。康复机器人要求对医生的指定路径进行跟踪,帮助患者逐步恢复下肢功能。现有关于跟踪控制研究了许多算法,然而都忽略了不同患者康复训练时质量变化对机器人的影响,以及运动速度约束实现机器人安全运动的重要性。针对此问题,研究了康复步行训练机器人具有速度约束的鲁棒控制。主要工作
基于超声波的定位技术是移动机器人实现室内定位的技术之一。相对于基于机器视觉、基于红外线信号的定位技术,超声波定位技术具有成本更低、定位精度高、对人体没有伤害等优点。基于超声波的定位研究还存在着超声波装置的盲区、环境和超声波系统中存在的噪声以及超声波产生包络信号滞后等问题。针对以上问题,进行了如下的工作:针对超声波装置的盲区问题,采用一种超声波几何定位算法。相比较传统的超声波定位算法,此算法可以通过
本文依托广州新白云国际机场第二高速公路机场北隧道基坑工程,地质条件复杂,下伏岩层为中风化石灰岩,岩溶中等发育。在基坑开挖过程中,隐伏溶洞对基坑支护结构及周围土体的稳定性影响不可忽视。本文通过对岩溶发育规律进行分析研究,结合现场工程实际,明确了在岩溶发育地区进行基坑工程建设存在的主要问题与难点;通过分析现场资料,在前人研究基础上,依据模糊数学Fuzzy综合评判准则,确定了室内模型试验相似材料配比,并
学位
学位