典型环境有机污染物的电化学检测方法研究

作     者：闫彬 

作者单位：渤海大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦洪伟

授予年度：2020年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0828[工学-农业工程] 070302[理学-分析化学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：石墨烯 修饰电极 环境有机污染物 电化学检测 

摘      要：现代社会的环境污染问题日益严重,尤其是水环境污染问题日益引起人们的关注,关于水环境污染物检测的化学方法也层出不穷。本论文主要研究了新型纳米复合材料修饰电极的制备及其对水环境中部分环境有机污染物的检测。具体的研究工作主要包括以下几个部分:1.石墨烯-多壁碳纳米管复合修饰电极(GR-MWNTs/GCE)的制备及对盐酸环丙沙星(CIP)的测定:将石墨烯(GR)与多壁碳纳米管(MWNTs)进行超声混合,得到了一种性能稳定的复合纳米修饰材料GR-MWNTs,并采用简单的滴涂法将其修饰到玻碳电极(GCE)表面,通过差分脉冲伏安法(DPV)实现了对CIP的电化学检测,并对其测定条件进行了优化。结果表明,CIP在该修饰电极上有良好的电化学响应,在优化实验条件后,该电极呈现出良好的灵敏度、稳定性和重现性,CIP在5.0×10.0×1044 mol/L浓度范围内,线性方程为I(μA)=0.1095c+11.766,相关系数R=0.9980,检出限为5.0×1066 mol/L(信噪比为S/N=3),并将该电极进行模拟水样检测。2.石墨烯-锰卟啉复合修饰电极(GR-MnTPP/GCE)的制备及对苯二酚异构体和磺胺(SA)的测定:通过π-π非共价的方式合成了石墨烯-锰卟啉复合材料(GR-MnTPP),以GCE为基础电极,采用滴涂法对GCE进行修饰,通过DPV对3种异构体进行电化学检测,并对逐步对3种异构体达的测定条件进行了优化。结果表明,在pH=5.0的乙酸-乙酸钠底液(HAc-NaAc)中,一定浓度范围内,苯二酚3种异构体的差分脉冲峰电流强度与其浓度之间呈良好的线性关系,电化学检测的线性范围分别为对苯二酚(HQ)5.0×10.0×1044 mol/L、邻苯二酚(CT)5.0×10.0×10 mol/L,间苯二酚(RS)5.0×10.0×10 mol/L,相关系数R分别为0.9995、0.9986、0.9996。表明该方法能灵敏、快速、准确地对3种异构体进行同时测定,并将该电极应用于模拟水样。同时运用DPV研究了SA在该纳米修饰电极上的电化学行为,结果表明:在pH=7.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中,产生一个不可逆的氧化峰,峰电位为0.89 V。同时,在5.0×10.0×1044 mol/L范围内,磺胺的峰电流与其浓度呈现明显的线性关系,其电化学检测的线性方程为I(μA)=0.114c+11.982,相关系数R=0.9989,平行测定的相对误差小于1.38%(n=7)。结论表明利用GR-MnTPP/GCE对SA的电化学检测有良好的响应效果,可以应用于对SA的测定。3.多壁碳纳米管-锰卟啉复合修饰电极(MWNTs-MnTPP/GCE)的制备及对罗丹明B的测定:同样的运用π-π非共价的方式制备了MWNTs-MnTPP/GCE,研究了罗丹明B在MWNTs-MnTPP/GCE上的电化学行为,并探讨了罗丹明B在MWNTs-MnTPP/GCE上检测的可能性。结果表明:在最优的条件下,罗丹明B在MWNTs-MnTPP/GCE上呈现出良好的电化学响应,罗丹明B的检测浓度范围为5.0×10.0×1044 mol/L,同时线性方程为I(μA)=0.6102c+14.078,相关系数R=0.9986,检出限为5.0×1077 mol/L,信噪比为S/N=3。并应用该修饰电极进行模拟水样检测,取得结果令人满意。