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自2000年铋膜修饰电极问世以来,铋膜电极以其毒性小,电化学性能优良,制备方法简单等优势迅速取代了传统汞电极在电分析化学中的重要地位。进入21世纪,环境保护的意识逐渐深入人心。在电化学分析领域内,传统汞电极毒性大的缺憾使其应用受到了越来越多的限制,而新型绿色环保电极的研制则引起了广大电分析工作者的极大兴趣和关注。新型绿色环保电极应具有这样一些特征:毒性小,分析过程环境友好;电化学性能优异;在线分析;制备方法简单;电极分析成本低等。本实验室在深入研究铋膜电极的基础上,开发出了与铋膜电极电化学性能相似,环境更友好的锡膜电极。研究表明,铋膜电极与锡膜电极在金属离子的分析应用方面均有优异的表现,互有优势。本论文继续研究了铋膜与锡膜电极在金属离子分析中的应用,并结合新型纳米材料制备了多种不同的修饰电极。主要研究内容如下:
1.多壁碳纳米管-十二烷基苯磺酸钠修饰的锡膜电极的研制及其对锌离子和镉离子的测定
在多壁碳纳米管-十二烷基苯磺酸钠修饰的锡膜电极上,采用差分脉冲阻极溶出伏安法测定了锌离子和镉离子。多壁碳纳米管-十二烷基苯磺酸钠修饰的锡膜电极采用将多壁碳纳米管和十二烷基苯磺酸钠的悬浊液滴涂在玻碳电极表面,锡膜与目标金属离子共沉积的方法制备。在最优化条件下,检测的线性范围为5.0到100.0μg/L-1,锌离子和镉离子的检测限分别为0.9μg L-1和0.8μg L-1。制备的修饰电极被成功地应用于自来水中锌离子和镉离子的测定。
2.同位镀锡膜电极的研制及其对铜离子的测定
在同位镀锡膜电极上采用力波阳极溶出伏安法测定了铜离子。结果显示,锡膜电极具有优异的电化学性能,铜和锡在电极上出现了两个明显且分离的溶出峰。与铋膜电极相比,锡膜电极显示了对铜离子测定的优越性。在最优条件下,锡膜电极在1.0μg L-1到100.0μgL-1的铜离子浓度范围内有良好的线性行为。铜离子的检测限为0.69μg L-1。对40μg L-1铜离子连续进行八次测定的相对标准偏差为5.2%。该电极用于湖水中铜离子的测定获得满意结果。
3.金纳米修饰的铋膜电极的研制及其对镍离子和钴离子的测定
在纳米金修饰的铋膜电极上,采用方波吸附伏安法以丁二酮肟为络合剂测定了镍离子和钴离子。优化了膜的沉积时间、溶液pH、丁二酮肟的浓度、待测离子的富集时间和富集电位等条件。在最优化条件下,镍离子和钴离子的线性范围分别为2μg L-1~100μg L-1和2μgL-1~120μgL-1.检测限分别为0.47μg L-1和0.26μgL-1。对2μgL-1的镍离子和钴离子连续六次测定的相对标准偏差分别为2.6%和1.7%。该电极已成功应用于实际水样中的镍离子和钴离子的测定。
4.多壁碳纳米管掺杂的石墨糊电极的研制及其对锰离子的测定
在多壁碳纳米管掺杂的石墨糊电极上,采用方波阴极溶出伏安法对锰离子进行了测定。多壁碳纳米管掺杂的石墨糊电极具有制备方法简单、制作成本低、背景电流低以及良好的稳定性等特点。实验优化了pH、富集电位和富集时间。在最优化条件下,锰离子的线性范围为5μgL-1~40μgL-1.在90秒的富集时间时,锰离子的检测限为0.25μgL-1。对20μgL1锰离子连续四次测定的相对标准偏差为4.9%。该电极被成功地应用于湖水样品中锰离子的测定。