PVC膜金屬離子選擇性電極和納米材料碳糊電極的研究及應(yīng)用.pdf

1、金屬在人類生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用。金屬的不恰當使用容易造成金屬污染，主要由采礦、廢氣排放、污水灌溉和使用金屬制品等人為因素所致。而我們常說的金屬污染指的就是因人類活動導(dǎo)致環(huán)境中的金屬含量增加，超出正常范圍，并導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化。這種污染通過食物鏈進入生態(tài)系統(tǒng)，造成危害的金屬有不易溶解移動的特性，容易在生命體或生態(tài)系統(tǒng)中富集，而且金屬大多數(shù)對生物體有毒害作用。如隨廢水排出的金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝的體表吸附，產(chǎn)

2、生食物鏈濃縮，從而造成公害。如日本的水俁病(汞污染)，就是因為燒堿制造工業(yè)排放的廢水中含有汞，在經(jīng)生物作用變成有機汞后造成的；又如骨痛病(鎘污染)，是由煉鋅工業(yè)和鎘電鍍工業(yè)所排放的鎘所致。汽車尾氣排放的鉛經(jīng)大氣擴散等過程進入環(huán)境中，造成目前地表鉛的濃度已有顯著提高，致使近代人體內(nèi)鉛的吸收量比原始人增加了約100倍，損害了人體健康。因此，對環(huán)境樣品中的金屬的濃度進行測定在環(huán)境分析中尤為重要。目前，檢測金屬離子的方法主要有原子吸收光譜法、電

3、感耦合原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等，但是這些方法涉及到復(fù)雜的樣品處理，需要大的基層組織，并且對于大部分的分析實驗室太昂貴了。而隨著生物醫(yī)學(xué)、食品安全和環(huán)境污染對控制金屬離子含量的要求越來越高，亟需要建立一種靈敏快速、經(jīng)濟、方便的分析手段，這對于金屬的監(jiān)測具有重要的經(jīng)濟價值和社會價值。如今，對離子選擇電極的載體的研究是離子選擇性電極研究中比較活躍的一個方向。本論文著重于設(shè)計、合成不同的新型中性配體，將其作為載體用于金屬離子選擇

4、性電極的研究。另外選用功能化多壁碳納米管作為敏感離子載體構(gòu)建碳糊電極，新材料的使用降低了離子檢測的檢測下限，提高選擇性和靈敏度，有望擴大載體的可選范圍。
　　 本文研究內(nèi)容如下：
　　 1.基于乙酰丙酮席夫堿為中性載體的高選擇性鋁離子電極的研究
　　 席夫堿由于具有良好的立體幾何構(gòu)型，能夠很好的控制主客體的配位作用，在離子選擇性電極領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。該研究合成了乙酰丙酮席大堿，以此為載體構(gòu)建了離子選擇性電極，該

5、席夫堿分子具有N、O雜原子，可以提高載體與金屬離子的結(jié)合能力，而且所需原料廉價易得，合成步驟簡單可行。研究了電極的電位響應(yīng)性能并對其實驗條件進行優(yōu)化，結(jié)果表明：與其他金屬離子相比，電極能夠優(yōu)先響應(yīng)鋁離子，并在近六個濃度的數(shù)量級線性范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的近能斯特響應(yīng)。同時測試了電極的pH范圍并采用分析手段探討了電極的響應(yīng)機理和交流阻抗行為，將其成功應(yīng)用于電位滴定和廢水中鋁離子回收率的測定。
　　 2.以氮-硫雜環(huán)化合物為中性載體的PVC

6、膜鈰離子電極的研究
　　 合成了氮-硫雜環(huán)化合物，該分子含有能夠提供孤對電子的N、S雜原子，可增強載體與金屬離子的配位作用。該研究以此為載體構(gòu)建了PVC膜電極，初步研究發(fā)現(xiàn)電極能夠選擇性響應(yīng)鈰離子。同時采用改變載體含量、增塑劑和陰、陽離子添加劑的方法優(yōu)化膜電極性能，電極在3.4×10-7～1.0×10-1mol/L的鈰離子濃度范圍內(nèi)呈現(xiàn)優(yōu)良的能斯特響應(yīng)。在最優(yōu)的實驗條件下，研究了電極的pH范圍，重現(xiàn)性、穩(wěn)定性和電極膜的交流阻抗行

7、為，并采用紫外-可見分光光度法初步探討了電極的響應(yīng)機理，將該電極作為指示電極用于滴定鈰離子和實際樣品中鈰離子濃度的測定。
　　 3.基于多壁碳納米管為載體的鐵離子修飾碳糊電極的研究
　　 碳納米管具有大的比表面積和良好的導(dǎo)電性，能大大改善分析測試的選擇性和靈敏度；碳糊電極由于制作簡單，不需內(nèi)充液，表面易更新，無汞，不污染環(huán)境等特點在離子選擇性電極領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注；而水楊酰肼具有N、O雜原子，可與金屬離子發(fā)生配位。鑒于以上