碳納米纖維-貴金屬雜化材料的制備及在重金屬離子檢測中的應(yīng)用.pdf

1、日益加劇的環(huán)境問題，使得人類需求的可持續(xù)發(fā)展受到了嚴(yán)重威脅。重金屬污染問題作為水環(huán)境污染問題的一個(gè)重要方面，受到了廣泛關(guān)注。然而，重金屬污染具有高毒性和富集性，后期很難有效控制，只能根據(jù)準(zhǔn)確有效的監(jiān)測做出積極的預(yù)防。尋找并開發(fā)一種能檢測痕量重金屬離子的方法是科學(xué)界一直努力追尋的方向，也是解決人類可持續(xù)發(fā)展需求的重要一步。電化學(xué)檢測方法具有諸多優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測。作為電化學(xué)檢測的核心，優(yōu)異電極材料的設(shè)計(jì)及制備是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。貴金

2、屬納米粒子具有高的表面活性、選擇性和化學(xué)活性等優(yōu)點(diǎn)，在環(huán)保、化工等多方面均有應(yīng)用。此外，雙金屬納米粒子由于界面效應(yīng)，會(huì)表現(xiàn)出更優(yōu)的電化學(xué)活性。碳納米纖維具有高導(dǎo)電性、大比表面積、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，是一種被廣泛應(yīng)用于納米及納米粒子負(fù)載的優(yōu)良載體材料，表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學(xué)活性。因此，本文通過結(jié)合靜電紡絲和高溫原位還原技術(shù)制備碳納米纖維負(fù)載貴金屬納米粒子雜化材料，并將其應(yīng)用于重金屬離子的檢測。主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過靜電紡技術(shù)和原位

3、熱還原制備了碳納米纖維負(fù)載Au納米粒子雜化材料(AuNPs/CNFs)，通過掃面電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等研究了其微觀形貌和結(jié)構(gòu)。研究表明AuNPs尺寸為5-15nm，具有優(yōu)異的分散性。將AuNPs/CNFs雜化材料修飾電極作為工作電極，利用電化學(xué)工作站，采用方波陽極溶出伏安法(SWASV)法同步檢測重金屬離子Cd2+、Pb2+和Cu2+最低濃度達(dá)0.1μM，探索影響檢測效果的沉積電壓和沉積時(shí)間等因素，研究了峰值電

4、流與檢測離子濃度之間的線性關(guān)系，并分析了該雜化材料具有優(yōu)異電化學(xué)性能的原因;
　　(2)為進(jìn)一步提高電化學(xué)活性，引入另一種金屬元素從而形成雙金屬納米粒子，通過靜電紡絲技術(shù)和熱還原技術(shù)，制備了碳納米纖維負(fù)載PtAu雙金屬納米粒子雜化材料(PtAuNPs/CNFs)，通過研究其微觀結(jié)構(gòu)和形貌，表明該雜化材料由均一的CNFs和表面分散均勻的PtAuNPs組成。PtAuNPs/CNFs薄膜可作為一種自支撐材料，直接用于重金屬離子的檢測，研

5、究了其在單個(gè)或多種離子的檢測效果，且同步檢測Cd2+、Pb2+和Cu2+最低濃度同樣為0.1μM，分析并探討了PtAuNPs/CNFs雜化材料在重金屬離子檢測方面優(yōu)異電分析性能的原因;
　　(3)基于前兩部分所研究的貴金屬納米粒子，推廣到其它貴金屬Pd及Co，期待能有同樣優(yōu)異的電分析性能。采用同樣的技術(shù)制備了碳納米纖維負(fù)載負(fù)載PdCo雙金屬納米粒子雜化材料(PdCoNPs/CNFs)，研究其微觀形貌并探索影響其形貌的重要因素，如紡