论文部分内容阅读
全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate, PFOS)是全氟烷酸化合物中最具代表性的物质,由于在工业生产中被广泛使用而进入各类环境介质中,PFOS作用方式多样,会危害生物体多种器官,对生物的健康造成严重威胁。目前国际社会主要采用传统的高效液相色谱、气相色谱及与质谱的联用对PFOS进行检测,但此类方法操作过程复杂繁琐、设备昂贵、无法满足室外及现场快速检测的要求。由于环境样品的复杂性以及对现场检测的需求,研究开发具有低成本、快速有效、高灵敏度、高选择性特点的PFOS检测方法迫在眉睫。本研究基于电化学生物传感器灵敏快速、操作简便、高效专一等优点,结合生物燃料电池可以高效利用环境中的生物能,在净化污染物的同时得到清洁能源的特点,以及碳纳米管巨大的比表面积和高效的电子传递性能,使用化学交联法在纳米材料修饰的玻碳电极表面固定生物材料(酶分子),构建出在水相中对PFOS具有高灵敏度和高选择性的单极室燃料电池型电化学传感器,并采用示开路电位-时间扫描法对水中PFOS进行检测。通过对传感器电极的多类表征和实际水样检测,证实了碳纳米管具有提高电子传递速率的作用,制得的传感器对PFOS具有选择性检测的功能。在优化条件下,对PFOS进行检测,线性检测范围为5-500nmol/L,检测限为1.6nmol/L,燃料电池的最大输出功率为1.94μW,最大功率密度27.5μW/cm2,连续工作8小时后电池的开路电压约为初始值的96.7%,稳定性良好。相同条件下,传感器电极对PFOS勺开路电压响应分别为干扰物质全氟辛酸铵、间硝基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠的46倍、32倍和40倍,显示了传感器良好的选择识别性能。本研究结合电化学生物传感器的灵敏快捷高效专一、生物燃料电池能够利用生物能变废为宝和碳纳米管的高效电子传递速率的优点,检测水体中PFOS的浓度,发展了一种PFOS快速检测的新方法,对环境水体中PFOS的高灵敏度高选择性的现场检测有一定的启发作用。