银/铜纳米颗粒的制备及其在污染物电化学检测上的应用

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为了处理双酚A检测的问题,论文通过电化学方法研究银/铜纳米纳米颗粒修饰电极对水体污染物如双酚A、硝基酚、亚硝酸盐的电化学催化性能,评价了银/铜纳米颗粒修饰电极的电催化性能,实现微量双酚A的检测。电化学方法具有灵敏度高、选择性好、成本低、响应快、操作简单、节省时间和实时原位检测等优点,是一种优秀的分析技术,在食品安全、临床和环境分析等领域具备很广泛的应用。实验中以纳米颗粒制备为基础研究水体污染物的电化学传感与催化,论文中将银/铜纳米颗粒修饰在玻碳电极表面,采用了循环伏安法(CV)、微分溶出伏安法(DNPV)和线性扫描伏安(LSV)等电化学手段考察了修饰电极对水体污染物的催化性能。并取得如下主要结果:(1)有机分子分别为己硫醇(HT)、1,6-己二硫醇(HD)、苯乙炔(PA)、1-乙基-4-乙炔基苯(EB),采用化学还原法制备了有机分子包覆的银纳米颗粒。透射电子显微镜结果表明银纳米粒子的分散性很好,Ag HT、Ag HD、Ag PA、Ag EB粒径为3.2±0.9nm、3.2±1.1 nm、3.3±1.1 nm、3.3±1.2 nm。傅里叶红外光谱结果表明有机分子断裂了末端的-S-H和-C-H键,与金属Ag核键合,对其成功包覆。质子核磁共振光谱测量结果也证实了银纳米粒子外周有机配体的存在。紫外可见吸收光谱测量结果显示银纳米粒子呈指数衰减,这是纳米粒子典型的散射特征。X射线光电子能谱测量结果表明,银金属中心大部分处于零价态。这样的形貌和化学态使得纳米粒子具有更好的电催化活性和导电性。将Ag纳米粒子修饰在电极上,用CV对双酚A进行了电化学表征,进行了扫描速率和p H的调控。与空白电极的对照组实验相比,这些纳米粒子修饰后的电极对双酚A的电催化活性均有所增强。而且这些纳米粒子修饰的电极均表现出良好的稳定性和重复性,Ag HT、Ag HD、Ag PA、Ag EB的检测限分别为1.82×10-8、2.76×10-8、3.02×10-8、和3.93×10-8M。不同配体包覆的银纳米所表现出来的催化性能也不同,这主要是由外层有机配体和金属银成键上的差异所带来的不同相互作用的影响。(2)有机分子分别为己硫醇(HT)、苯乙炔(PA)、二苯甲硫醇(PET)、正十二烷基硫醇(DT),采用化学还原法制备了有机分子包覆的铜纳米颗粒。Cu HT、Cu PET、Cu PA平均粒径为2.6±1.1nm、2.9±1.2nm、2.7±1.2nm。红外光谱测量结果表明,包覆铜芯的有机分子中,其初始分子末端的-S-H和-C-H键断裂,证明有机分子对铜纳米颗粒的成功包覆。紫外可见光同样显示了纳米粒子典型的散射特征。用CV进行了电化学测量,考察铜纳米颗粒修饰电极对双酚A的电催化性能,Cu HT、Cu PET、Cu PA的检出限分别为1.9×10-8、2.1×10-8、和3.7×10-8M。采用DNPV和LSV考察其对亚硝酸钠的电化学催化氧化行为,具体考察了不同浓度、扫速以及p H值。结果表明:铜纳米颗粒修饰后的电极均表现出良好的重现性,检出限为Ld(Cu HT)=4.35×10-8M,Ld(Cu DT)=8.81×10-8M;铜纳米颗粒的催化性能不同主要是由于受到铜核外周围配体的影响。
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