碳納米管修飾電極的制備以及在酚類污染物檢測中的應(yīng)用.pdf

1、近年來,碳納米管(carbon nanotubes,CNTs)以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能使其在化學(xué)、物理學(xué)和材料學(xué)領(lǐng)域吸引了廣泛的注意力。它具有優(yōu)良的電催化活性和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),可以促進(jìn)某些電活性物質(zhì)和電極間的電子轉(zhuǎn)移,增強(qiáng)某些反應(yīng)的電催化活性,易于在電極表面固載。目前,碳納米管被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)分析領(lǐng)域。本研究采用自組裝單分子膜技術(shù)把CNTs固定在電沉積納米金修飾的ITO電極表面,制備了一種高靈敏度的電化學(xué)傳感器,利用納米金和碳納米管的

2、電催化協(xié)同作用使其成功應(yīng)用于對硝基苯酚和對苯二酚的分析。本研究主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)電化學(xué)沉積納米金和酸化處理多壁碳納米管(multi-wall carbonnanotubes,MWNT)。采用電沉積方法將HAuCl4直接還原成金納米粒子并修飾在ITO表面。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)ITO表面金納米粒子大小相對均勻、粒子直徑大小分布范圍為20～150nm,且集中分布在60～80nm之間,電沉積得到的金納米粒子分散性良好。酸化處理

3、可以使多壁碳納米管的表面羧基化,從而使得多壁碳納米管在分散劑N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的溶解度得以大大增強(qiáng)。
　　 (2)在pH6.0的0.01M磷酸鹽緩沖溶液中,對硝基苯酚在MWNT-GNPs/ITO修飾電極上,于-0.6～0.6V電位之間有一對穩(wěn)定的氧化還原峰。根據(jù)氧化還原峰電位和pH的線性關(guān)系,證實(shí)H+參與了氧化還原反應(yīng)。MWNT修飾劑用量30μL(1.0mg/mL);掃描速率v=50mV/s,對硝基苯酚的峰電流與其

4、濃度在1.0×10-7～1.20×10-3mol/L的濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,線性回歸方程:Ipa=0.00398c+2.1961(相關(guān)系數(shù)R2=09973),檢測限為8×10-8mol/L。10支ITO修飾電極對5×10-4mol/L對硝基苯酚溶液分別測定的RSD為1.85％;兩周后,修飾電極對樣品溶液的電化學(xué)響應(yīng)信號減低了2.37％。因此,此對硝基苯酚電化學(xué)傳感器具有較長時(shí)間的穩(wěn)定性。對對硝基苯酚進(jìn)行抗干擾實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)10倍于對硝

5、基酚濃度的Fe3+、Cu2+、Ca2+、Al3+、Zn2+、Mg2+、Co2+、Hg2+、苯酚幾乎不干擾對硝基苯酚的測定(誤差＜5％),而10倍于對硝基苯酚濃度的鄰硝基苯酚和間硝基苯酚則對測定有一定的干擾(誤差＞5％)。
　　 (3)在pH為6.5的0.01M磷酸鹽緩沖溶液中,對苯二酚在MWNT-GNPs/ITO修飾電極上,于-0.6～0.4V電位之間有一對穩(wěn)定的氧化還原峰。根據(jù)氧化還原峰電位和pH的線性關(guān)系,證實(shí)其氧化還原反應(yīng)

6、是一個(gè)雙電子雙質(zhì)子反應(yīng)。MWNT修飾劑用量35μL(1.0mg/mL),掃描速率v=50mV/s,對苯二酚的峰電流與其濃度在5.00×10-7～1.00×10-3mol/L的濃度范圍內(nèi)有良好的線性關(guān)系,線性回歸方程:Ipa=0.3273c+1.3488(相關(guān)系數(shù)R2=09974),檢測限為1×10-7mol/L。10支ITO修飾電極對5×10-4mol/L對苯二酚溶液分別測定的RSD為2.25％;兩周后修飾電極對樣品溶液的電化學(xué)響應(yīng)信號

7、減低了2.92％。因此,此對苯二酚電化學(xué)傳感器具有較長時(shí)間的穩(wěn)定性。對對苯二酚進(jìn)行抗干擾實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)10倍于對苯二酚濃度的Fe3+、Cu2+、Ca2+、Al3+、Zn2+、Mg2+、Co2+、Hg2+、苯酚和鄰苯二酚幾乎不干擾對苯二酚的測定(誤差＜5％),而10倍于對苯二酚濃度的間苯二酚則對對苯二酚的電化學(xué)測定存在較大的干擾(＞5％)。
　　 (4)當(dāng)掃描速率在10～200mV/s之間變化時(shí),不論對苯二酚,還是對硝基酚,其氧化峰電