基于无机-有机复合材料的重金属传感器的研制

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重金属元素是一种极危险的污染物,可通过饮水、生物富集以及食物链等方式最终危害人体健康。因此痕量重金属的定量分析非常有意义。电化学方法因其具有操作简单、价格低廉、分析速度快、易微型化等优点而被广泛应用于环境中重金属的检测。基于复合功能材料而构建的电化学传感器有效结合了材料的优异性能和电化学技术的灵敏性,材料固有的对待测离子的高选择性吸附作用导致了相应的高选择性电化学响应。与基于生物技术或层层组装等方法构建而成的传感器相比,该种传感器制备步骤简单,更具实际操作性。本论文基于实现选择性电化学检测重金属离子的目的,围绕具有选择性吸附功能的无机-有机复合材料的制备,以及高灵敏新型电化学传感器的研制,开展了以下工作:  基于复合材料的大的比表面积和丰富的表面官能团,制备了一种新型的无机-有机材料氧化钨-乙二胺纳米线(WOx-EDA)并用于电极修饰,构建高灵敏电化学传感器,实现对Pb2+的选择性检测。所合成的WOx-EDA纳米线呈规则的薄片状结构,可均匀分散在全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物(Nafion)溶液中,由此制得的修饰电极具有良好的重现性。基于材料本身富有的氨基基团可与Pb2+发生螯合作用,该修饰电极对Pb2+有选择性响应。本工作利用方波阳极溶出伏安法(SWASV)对材料表面结合的Pb2+进行电化学表征及检测。在最优条件下,该电化学传感器可实现对Pb2+的直接检测,其检测线性范围为0.01μM到10μM,检测限低至3.2 nM。该传感器具有良好的选择性,在其他常见重金属离子同时存在的情况下,只对Pb2+产生明显的电化学响应,基本不受其他离子干扰;同时具有很好的重现性及稳定性,存放30天后其响应值仍能保持在95%以上。基于WOx-EDA纳米线所构建的电化学传感器制备简单、经济,并成功应用于实际水样中Pb2+的分析,将为环境中Pb2+的检测分析提供一个可靠、灵敏的检测手段。
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