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基本信息
- 項目名稱：
- 新型綠色環(huán)保錫膜電極用于環(huán)境中痕量鎘離子的電化學(xué)檢測研究
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 電化學(xué)分析中，鉍膜電極被用于代替汞膜電極開展對重金屬離子的測定。基于錫與鉍在元素周期表中處于對角線位置、具有相似的化學(xué)性質(zhì)，且錫是更好的環(huán)境友好金屬。因此我們開展了運(yùn)用同位鍍膜法制備錫膜碳糊電極用于測定環(huán)境中痕量金屬鎘離子的研究。結(jié)果表明，錫膜碳糊電極不僅在隔離子的電化學(xué)溶出測定中展現(xiàn)出較高的靈敏度，而且具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。研究成果為使錫膜電極成為電化學(xué)分析中新型傳感器初步打下基礎(chǔ) 。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品提出了研制一種新型環(huán)保錫膜電極的新方法。該錫膜電極是比在電化學(xué)分析中使用的汞膜電極和鉍膜電極毒性更低、更環(huán)保的新型綠色電極。 本實(shí)驗(yàn)研究了一種錫膜碳糊電極通過陽極溶出伏安法來開展對痕量重金屬隔離子含量的測定。通過與裸的碳糊電極作比較，我們發(fā)現(xiàn)鎘(Ⅱ)離子在研制的錫膜碳糊電極上有著更優(yōu)越的電化學(xué)性能。除此之外，首先我們還對緩沖液pH、沉積電位、沉積時間以及同位鍍錫膜法制備錫膜電極時錫離子濃度等條件下進(jìn)行了優(yōu)化。接下來，我們進(jìn)行了當(dāng)用錫膜電極對鎘離子濃度的測定時環(huán)境中常見陽離子和陰離子對其干擾能力的探討。當(dāng)測量的鎘(Ⅱ)離子濃度在2 微克每升到90 微克每升的范圍時，這種新型的傳感器呈現(xiàn)出了很好的線性關(guān)系，并且得到1.13 微克每升的檢出限。最后，錫膜碳糊電極被應(yīng)用于對嘉陵江水樣中的鎘(Ⅱ)濃度的測定，測量結(jié)果令人滿意。作品為使錫膜電極成為在電化學(xué)分析中替代汞膜和鉍膜電極并具有實(shí)際應(yīng)用前景的新型電極打下基礎(chǔ)
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：目前電化學(xué)檢測重金屬離子通常采用滴汞或汞膜電極，由于汞的毒性，嚴(yán)重限制了該方法的應(yīng)用，因此開發(fā)新型綠色環(huán)保電極用于環(huán)境中痕量重金屬離子的檢測具有十分重要的意義?；舅悸罚航陙?，替代汞膜電極的鉍膜電極的研制與應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。錫和鉍在元素周期表中的對角線位置決定了其在化學(xué)性質(zhì)上具有相似性。與鉍相比，錫無毒、更加環(huán)保。基于錫的環(huán)境友好特性，提出了制備綠色環(huán)保錫膜電極的新方法。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 錫膜電極是比汞膜電極、鉍膜電極更加綠色環(huán)保的電極。本作品制得的錫膜碳糊電極可用于對環(huán)境樣品的痕量鎘離子的測定，與鉍膜碳糊電極相比，錫膜碳糊電極具有更高的靈敏度。該電極的制備簡單、成本價廉、測定方便等優(yōu)越的性能已讓其成為可用于電化學(xué)檢測的新型環(huán)境友好電極。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 錫膜碳糊電極是無毒、環(huán)境友好的電極，并且具有碳糊電極廉價、重現(xiàn)性高等特點(diǎn)。通過使用該錫膜電極對環(huán)境樣品中痕量重金屬鎘離子的檢測，表明了該電極的實(shí)用性，且和鉍膜碳糊電極相比能得到更低的檢出限。錫膜電極的研制有助于解決電化學(xué)分析中長久以來汞膜電極帶來的污染問題。該作品為使錫膜碳糊電極成為在電化學(xué)分析中替代汞膜和鉍膜電極并具有實(shí)際應(yīng)用前景的新型電極打下基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本實(shí)驗(yàn)研究了一種錫膜碳糊電極通過陽極溶出伏安法來開展對痕量重金屬隔離子含量的測定。通過與裸的碳糊電極作比較，我們發(fā)現(xiàn)鎘(Ⅱ)在研制的錫膜碳糊電極上有著更優(yōu)越的電化學(xué)性能。除此之外，我們還優(yōu)化了測量的諸多條件。錫膜碳糊電極在0.10 mol L–1 的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液（pH=3.9），沉積電位為-1.4V，沉積時間為150 s 以及錫離子濃度為3.5 mg L–1 的條件下對痕量金屬鎘(Ⅱ)的測定有最好的響應(yīng)。當(dāng)測量的濃度在2微克每升到90微克每升的范圍時，這種新型的傳感器呈現(xiàn)出了很好的線性關(guān)系，并且得到1.13微克每升的檢出限。最后，錫膜碳糊電極被應(yīng)用于對實(shí)際水樣中的鎘(Ⅱ)濃度的測定，測量結(jié)果令人滿意。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- [1] J. Wang, J. Lu, S.B. Hocevar, P.A.M. Farias, B. Ogorevc, Bismuth-coated carbon electrodes for anodic stripping voltammetry.Anal.Chem.2000,72,3218-3222. [2] I. ?vancara, C. Prior, S.B. Ho?evar, J. Wang, A decade with bismuth-based electrodes in electroanalysis, Electroanalysis 2010,22,1405-1420 [3] W.W. Zhu, N.B. Li and H.Q. Luo*, Simultaneous determination of chromium(Ⅲ) and cadmium(Ⅱ) by differential pulse anodic stripping voltammetry on a stannum film electrode, Talanta，2007,72,1733-1737. [4] Y. Wu, N. B. Li, H. Q. Luo, Simultaneous measurement of Pb(II), Cd(II) and Zn(II) using differential pulse anodic stripping voltammetry at a bismuth/poly(p-aminobenzene sulfonic acid) film electrode, Sensors & Actuators: B. Chemical,2008,133,677–681. [5] Y.Q. Tian, N.B. Li, H.Q. Luo, Simultaneous determination of trace zinc(II) and cadmium(II) by differential pulse anodic stripping voltammetry using a MWCNTs-NaDBS modified stannum film electrode. Electroanalysis 2009,21,2584-2589.
同類課題研究水平概述
- 重金屬元素對環(huán)境及人類的危害日益嚴(yán)重,于是建立簡便、快速、準(zhǔn)確的檢測方法尤為重要. 電位溶出法由于儀器簡單、靈敏度高、分析成本低而在痕量重金屬元素測定方面得到了廣泛應(yīng)用。通常測定重金屬使用汞電極,但其易污染環(huán)境,對人體健康有害.自2000年，Joseph Wang教授在《Analytical Chemistry》上發(fā)表文章，提出了一種新型電極鉍膜電極的研制后，國內(nèi)外開展了許多關(guān)于在不同基底材料上的鉍膜電極的研制。此后，鉍膜電極成為了炙手可熱的研究課題。無論玻碳電極、碳糊電極或Pt電極等等電極材料，都可以作為鍍鉍基底來制作鉍膜電極?，F(xiàn)如今，聚合物/鉍膜電極依然是研究者們研究的熱點(diǎn)課題。每年都有許多關(guān)于鉍膜電極的文章發(fā)表于《Analytical Chemistry》、《Chemical Communications》、《Talanta》、《Electroanalysis》等雜志上。 我們實(shí)驗(yàn)室長期以來都在開展鉍膜電極的研制，然而與鉍相比，錫是更好的環(huán)境友好金屬，具有無毒、不易氧化變色，具有很好的殺菌、凈化、保鮮效用。金屬錫還可以用在食品工業(yè)上，可以保證清潔無毒?；阱a是環(huán)境友好金屬，能否制備性能優(yōu)良的綠色環(huán)保的錫膜電極呢？我們實(shí)驗(yàn)室在開展有關(guān)鉍膜電極的制備及其應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上，提出了開展錫膜電極的制備及其應(yīng)用這一課題。目前，除我們實(shí)驗(yàn)室開展了這方面的初步研究外，尚未見任何文獻(xiàn)報道。最開始我們在使用最普遍的玻碳電極上鍍膜來制備錫膜電極，制備出的錫膜電極具有良好的電化學(xué)響應(yīng)。然后進(jìn)行了玻碳電極上錫膜的掃描電鏡實(shí)驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)在不同的基底材料上錫膜的形貌差別很大，通過控制電沉積實(shí)驗(yàn)條件，可獲得納米尺寸樹枝狀錫膜。此外，我們也探討了某些有機(jī)化合物在錫膜電極上的電化學(xué)行為，初步研究的結(jié)果表明錫膜電極是一頗具吸引力的電極，它具有環(huán)境友好、穩(wěn)定性良好等特點(diǎn)，具備在電化學(xué)分析中替代汞膜電極的可能性，值得集中精力對錫膜電極的制備、形貌、特性及其在環(huán)境檢測，臨床診斷和食品分析等方面的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)地研究。研究成果先后在《Talanta》、《Electroanalysis》等國外期刊上發(fā)表。
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