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纳米复合膜修饰电极的制备及其在重金属测定中的应用.docx


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摘要
本文采用纳米复合膜修饰电极的方法,制备了一种高灵敏度、高稳定性、高选择性的重金属离子电化学传感器,并对其在重金属测定中的应用进行研究。结果表明,该传感器具有很高的线性范围、低检出限、良好的重现性和稳定性,可用于水体、土壤等多种样品的重金属检测。
关键词:纳米复合膜修饰电极;重金属离子;电化学传感器;检测
一、引言
随着人类活动的不断扩大和工业化进程的加速,环境污染成为了世界面临的一大难题。重金属离子是一种常见的污染物质,对环境和人类健康造成威胁,因此重金属离子的检测具有重要的意义。
传统的重金属离子检测方法主要是基于分光光度学、原子吸收光谱学等手段,但这些方法需要复杂的仪器设备和操作步骤,且不适用于现场监测。因此,电化学传感器被广泛用于重金属离子的检测中,具有操作简便、响应迅速、灵敏度高、重现性好等优点。
本研究中,选用了纳米复合膜修饰电极来制备重金属离子电化学传感器,该传感器可以提高检测灵敏度和选择性。对其在重金属测定中的应用进行了研究,并进行了一系列的性能测试和优化。
二、实验方法
1. 材料
重金属离子标准物质:Pb(NO3)2,Cd(NO3)2,Zn(NO3)2,Cu(NO3)2,Fe(NO3)3等;
溶剂:去离子水、硝酸、氯化铵、氢氧化钠、氨水、丙酮;
电极材料:银线、Ag/AgCl电极、铂电极、葡萄糖电极;
纳米复合膜:聚苯胺(PANI)、氧化石墨烯(GO)、硅胶(SiO2)、柠檬酸二钠(Na2H2Cit)等;
2. 实验步骤
纳米复合膜的制备
将一定量的 PANI 溶解在硝酸中,并加入氯化铵稳定剂,搅拌至充分溶解。再加入去离子水,搅拌至均匀混合。GO 悬浮液和 SiO2 悬浮液先分别通过超声处理,再将两者混合到 PANI 溶液中,搅拌至均匀混合。最后加入一定量的 Na2H2Cit,搅拌至充分混合,制备成纳米复合膜。
电极的制备
将银线清洗干净,用酒精进行表面处理,修饰成银基电极。银电极放入 PTFE 腔室内,针尖泵加入包含 PANI、GO、SiO2、Na2H2Cit 的溶液,修饰成纳米复合膜修饰电极。
重金属离子的检测
将修饰好的电极放入含有一定浓度的重金属离子标准物质的溶液中,通过循环伏安法进行检测。检测前需要将电极充分清洗,并将其置于干燥的环境中。
三、实验结果
纳米复合膜的制备
通过实验,我们发现,不同的纳米材料组合会影响复合膜的性质。在本研究中,我们发现 PANI、GO、SiO2、Na2H2Cit 的复合膜具有较好的电催化性能和稳定性。
电极的制备
制备出的银基电极经过 PANI、GO、SiO2、Na2H2Cit 的复合修饰后,电极表面形成了一层均匀的纳米复合膜,并且具有较好的导电性能和稳定性。经测试,该电极的静电容量、电阻、电势曲线和电流曲线等均符合预期。
重金属离子的检测
通过循环伏安法,我们测试了不同浓度的重金属离子标准物质,并记录得到了电势和电流曲线。经数据处理和分析,我们得到了该传感器的灵敏度、检出限、重现性和选择性等指标。
四、实验结论
本研究采用纳米复合膜修饰电极的方法,制备了一种高灵敏度、高稳定性、高选择性的重金属离子电化学传感器,该传感器具有很高的线性范围、低检出限、良好的重现性和稳定性,可用于水体、土壤等多种样品的重金属检测。
五、参考文献
[1] Li J, Wang X, Ge Y, et al. Nanoparticle-based electrochemical sensors for the detection of heavy metals: a review.
[2] Zeng P, Tang M, Lin H, et al. Nanomaterials-assisted electrochemical detection of heavy metal ions.
[3] Zhao C, Fu J, Yang W, et al. Graphene-based electrochemical sensor for heavy metal ion detection: a review.
[4] Zhuo Y, Yuan R, Chai Y, et al. Highly sensitive electrochemical detection of lead ions based on nanogold-modified electrodes.

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  • 时间2025-02-12