基于鉍膜修飾電極的重金屬離子傳感器研制.pdf

1、近年來，電化學發(fā)展迅速，特別是電極材料的發(fā)展對各種電化學傳感器的發(fā)展起到關鍵的作用，而聚合物薄膜、鉍膜、碳納米管，環(huán)境污染程度小，穩(wěn)定性好，所以是一類理想的電極修飾材料。本文主要研究這幾種材料修飾電極的制備、表征及應用。本文以玻碳電極以基體電極，在鍍上一層鉍膜基礎上分別以 L-酪氨酸（L–Tyr）、多壁碳納米管（MWCNTs）、L-半胱氨酸（L–Cys）、全氟磺酸（Nafion）為材料，采用電化學聚合法、鍍膜/循環(huán)伏安法及滴凃法制備了三

2、種修飾電極，這三種電極分別是 Bi/L–Tyr/MWCNTs/GC修飾電極、Bi/L–Tyr/Nafion/GC修飾電極、Bi/L–Cys/MWCNTs/GC修飾電極，對各種鉍膜/聚合物修飾電極的制備機理及方波溶出伏安法對重金屬離子Cd2+與Pb2+實現(xiàn)檢測的最佳條件進行了系統(tǒng)性的研究，具體主要開展工作如下：
　?。?）基于單體酪氨酸上官能團的特殊性質(zhì)和多壁碳納米管的優(yōu)良物理特性，用電聚合/循環(huán)伏安法、滴涂法制備了Bi/L–Tyr

3、/MWCNTs/GC修飾電極。用循環(huán)伏安法、交流阻抗法、環(huán)境掃描電子顯微鏡等技術研究了Bi/ L–Tyr/MWCNTs/GC電極成膜機理及對Cd2+與Pb2+的電化學響應機理，此外，通過鉍的富集作用增強了對重金屬離子的檢測，從而實現(xiàn)了Cd2+與Pb2+的同時檢測。本實驗探索了制備Bi/L–Tyr/MWCNTs/GC電極的最佳條件，提高了檢測的靈敏度，其中Cd2+與Pb2+的線性方程是：Δi(μA)=14.65 c(μmol·L??)–0

4、.54，r=0.9992與Δi(μA)=10.45 c(μmol·L??)+4.54，r=0.9990；線性范圍：0.0100μmo l·L??～14μmo l·L??，鎘離子與鉛離子的最低檢出限均為：3.10 nmo l·L??，該范圍比目前相關文獻報道的修飾電極寬很多，可應用于實際水樣的檢測。
　?。?）用電聚合/循環(huán)伏安法、滴涂法制備了 Bi/L–Tyr/Nafion/GC修飾電極。用循環(huán)伏安法、交流阻抗法、環(huán)境掃描電子顯微

5、鏡等表征了電極的修飾過程和形貌變化，研究了 Bi/L–Tyr/Nafion/GC電極成膜機理及對 Cd2+與 Pb2+的電化學響應機理，測定了線性范圍、響應時間、最低檢出限；實驗結果表明，Bi/L–Tyr/Nafion/GC電極對Cd2+與Pb2+的電流響應性能良好，在Cd2+與Pb2+的檢測范圍分別從0.0345～18μmo l·L??與0.0135～18μmo l· L??時，響應電流與濃度有良好的線性關系：Δi(μA)=6.38

6、c(μmol·L??)?0.42，r=0.9958與Δi(μA)=5.17 c(μmol·L??)+4.75，r=0.9943；鎘離子與鉛離子的最低檢測限為4.15 nmo l·L??。
　　（3）用電聚合/循環(huán)伏安法、滴涂法制備了 Bi/L–Cys/ MWCNTs/GC電極。用循環(huán)伏安法、交流阻抗法、環(huán)境掃描電子顯微鏡等表征了電極的修飾過程和形貌變化，討論了聚半胱氨酸在電極表面聚合機理和表面形態(tài)，研究了修飾電極對Cd2+與Pb2

7、+的檢測機理以及電流響應的影響因素，測定了線性范圍、響應時間、最低檢出限；實驗結果表明，Bi/L–Cys/MWCNTs/GC電極對Cd2+與Pb2+電流響應性能良好，線性方程分別為Δi（μA）=4.80c(μmol·L??)+11.20,R為0.9965與Δi(μA)=4.15 c(μmol·L??)+7.12,R為0.9985；Cd2+與Pb2+的線性范圍均從0.08～14μmol·L??,在該濃度范圍內(nèi)，回歸曲線符合實驗數(shù)據(jù)，鎘離子