碳納米管修飾電極的制備以及在酚類污染物檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、近年來,碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能使其在化學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域吸引了廣泛的注意力。它具有優(yōu)良的電催化活性和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),可以促進(jìn)某些電活性物質(zhì)和電極間的電子轉(zhuǎn)移,增強(qiáng)某些反應(yīng)的電催化活性,易于在電極表面固載。目前,碳納米管被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)分析領(lǐng)域。本研究采用自組裝單分子膜技術(shù)把CNTs固定在電沉積納米金修飾的ITO電極表面,制備了一種高靈敏度的電化學(xué)傳感器,利用納米金和碳納米管的

2、電催化協(xié)同作用使其成功應(yīng)用于對(duì)硝基苯酚和對(duì)苯二酚的分析。本研究主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)電化學(xué)沉積納米金和酸化處理多壁碳納米管(multi-wall carbonnanotubes,MWNT)。采用電沉積方法將HAuCl4直接還原成金納米粒子并修飾在ITO表面。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)ITO表面金納米粒子大小相對(duì)均勻、粒子直徑大小分布范圍為20～150nm,且集中分布在60～80nm之間,電沉積得到的金納米粒子分散性良好。酸化處理

3、可以使多壁碳納米管的表面羧基化,從而使得多壁碳納米管在分散劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的溶解度得以大大增強(qiáng)。
　　 (2)在pH6.0的0.01M磷酸鹽緩沖溶液中,對(duì)硝基苯酚在MWNT-GNPs/ITO修飾電極上,于-0.6～0.6V電位之間有一對(duì)穩(wěn)定的氧化還原峰。根據(jù)氧化還原峰電位和pH的線性關(guān)系,證實(shí)H+參與了氧化還原反應(yīng)。MWNT修飾劑用量30μL(1.0mg/mL);掃描速率v=50mV/s,對(duì)硝基苯酚的峰電流與其

4、濃度在1.0×10-7～1.20×10-3mol/L的濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,線性回歸方程:Ipa=0.00398c+2.1961(相關(guān)系數(shù)R2=09973),檢測(cè)限為8×10-8mol/L。10支ITO修飾電極對(duì)5×10-4mol/L對(duì)硝基苯酚溶液分別測(cè)定的RSD為1.85％;兩周后,修飾電極對(duì)樣品溶液的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)減低了2.37％。因此,此對(duì)硝基苯酚電化學(xué)傳感器具有較長時(shí)間的穩(wěn)定性。對(duì)對(duì)硝基苯酚進(jìn)行抗干擾實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)10倍于對(duì)硝

5、基酚濃度的Fe3+、Cu2+、Ca2+、Al3+、Zn2+、Mg2+、Co2+、Hg2+、苯酚幾乎不干擾對(duì)硝基苯酚的測(cè)定(誤差＜5％),而10倍于對(duì)硝基苯酚濃度的鄰硝基苯酚和間硝基苯酚則對(duì)測(cè)定有一定的干擾(誤差＞5％)。
　　 (3)在pH為6.5的0.01M磷酸鹽緩沖溶液中,對(duì)苯二酚在MWNT-GNPs/ITO修飾電極上,于-0.6～0.4V電位之間有一對(duì)穩(wěn)定的氧化還原峰。根據(jù)氧化還原峰電位和pH的線性關(guān)系,證實(shí)其氧化還原反應(yīng)

6、是一個(gè)雙電子雙質(zhì)子反應(yīng)。MWNT修飾劑用量35μL(1.0mg/mL),掃描速率v=50mV/s,對(duì)苯二酚的峰電流與其濃度在5.00×10-7～1.00×10-3mol/L的濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,線性回歸方程:Ipa=0.3273c+1.3488(相關(guān)系數(shù)R2=09974),檢測(cè)限為1×10-7mol/L。10支ITO修飾電極對(duì)5×10-4mol/L對(duì)苯二酚溶液分別測(cè)定的RSD為2.25％;兩周后修飾電極對(duì)樣品溶液的電化學(xué)響應(yīng)信號(hào)

7、減低了2.92％。因此,此對(duì)苯二酚電化學(xué)傳感器具有較長時(shí)間的穩(wěn)定性。對(duì)對(duì)苯二酚進(jìn)行抗干擾實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)10倍于對(duì)苯二酚濃度的Fe3+、Cu2+、Ca2+、Al3+、Zn2+、Mg2+、Co2+、Hg2+、苯酚和鄰苯二酚幾乎不干擾對(duì)苯二酚的測(cè)定(誤差＜5％),而10倍于對(duì)苯二酚濃度的間苯二酚則對(duì)對(duì)苯二酚的電化學(xué)測(cè)定存在較大的干擾(＞5％)。
　　 (4)當(dāng)掃描速率在10～200mV/s之間變化時(shí),不論對(duì)苯二酚,還是對(duì)硝基酚,其氧化峰電