化学修饰电极在环境监测中的运用 环境监测 电极 修饰 化学.docx
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1、化学修饰电极在环境监测中的运用 环境监测 电极 修饰 化学化学修饰电极在环境监测中的运用 本文关键词:环境监测,电极,修饰,化学化学修饰电极在环境监测中的运用 本文简介:化学修饰电极(CME)是指在导体或半导体材料制作的电极表面涂敷的单分子、多分子、离子的或聚合物的化学物薄膜,借Faraday(电荷传输)反应或界面电位差(非净电荷传输),而呈现出此修饰薄膜的化学,电化学及光学的性质1.CME自1975年问世以来,由于其具有独特的化学性能而引起了分析工作者的广泛研化学修饰电极在环境监测中的运用 本文内容:化学修饰电极(CME)是指在导体或半导体材料制作的电极表面涂敷的单分子、多分子、离子的或聚合
2、物的化学物薄膜,借Faraday(电荷传输)反应或界面电位差(非净电荷传输),而呈现出此修饰薄膜的化学,电化学及光学的性质1.CME 自 1975 年问世以来,由于其具有独特的化学性能而引起了分析工作者的广泛研究兴趣。CME 用于环境监测在提高选择性和灵敏度以及实现遥测等方面具有独到的优越性。事实上,CME 在环境监测的应用是随着它在分析化学中的广泛应用而逐渐渗入的,而这一成果则归功于八十年代聚合物薄膜 CME 的出现。与早期采用共价键合法和吸附法制备的单分子层 CME 相比,聚合物薄膜 CME 不仅电化学响应灵敏,制备简单,而且由于聚合物薄膜本身提供了固有的化学物理稳定性,故电极的重现性好且
3、使用寿命长。特别是聚合物薄膜表面结构造成空间的、静电的、化学的等特殊微环境,可广为环境监测所用。本文主要介绍了 CME 在大气污染物、水体中金属离子、无机阴离子和有机污染物等检测分析中的运用。1 在大气污染物检测中的应用1.1 SO2目前用于测定 SO2的标准方法是盐酸副玫瑰苯胺比色法。该方法在测定过程中使用试剂繁多,重现性较差,且使用四氯化汞作为吸收液,会造成一定的环境污染。王政萍等2采用电化学方法,在玻碳基体上制备出厚度可控、性能稳定的铁氰化镍修饰电极。研究表明,SO32-离子浓度在 1.010-62.010-2mol/L 范围内与催化峰电流成良好的线性关系,检测下限可达 510-7mol
4、/L,而且抗干扰能力强、重现性好。1.2 NOx氮氧化物是形成酸雨的一种重要成分,也是导致光化学烟雾的主要原因。崔杰锋等3介绍了电化学聚合 1,10-菲络啉合钴化学修饰电极的制备,并对 NO 的响应范围及机理作了初步的研究。实验结果表明,该配合物对 NO 有较好的催化氧化作用,并具有较高的灵敏度、较好的选择性和较长的使用寿命。NO 的浓度在4.210-52.410-7mol/L 范围内氧化电流与浓度呈线性关系,检测限达 4.810-8mol/L.在一定条件下,NO2-与氮氧化物有着严格化学计量关系,因此对 NO2-的测定可以很好地反映氮氧化物的水平。晏薇4通过研究发现,金钼杂多酸薄膜修饰电极在
5、酸性条件下对 NO2-的还原有很好的催化作用,且氧化峰电流与 NO2-浓度在一定范围内成良好的线性关系。该方法操作简单,能够快速、准确地测定样品中的 NO2-.1.3 甲醛高桂莲等5研究了不对称配体氮苯甲酸氮乙二胺草酰胺镍配合物修饰电极的制备,用循环伏安法探讨了该修饰膜的电化学性质及其对甲醛的电催化氧化。结果表明:该修饰膜对甲醛有良好的电催化作用,配合物表面含量为 1.110-11mol/L 时,对于10-110-4mol/L 甲醛,甲醛氧化峰电流 ip与 v1/2呈直线关系,可用作定量分析。用该修饰电极对甲醛连续催化 2 h 以上峰电流才开始下降,说明该修饰电极稳定性较好。贾晶晶等6也用电化
6、学方法在空白玻碳电极上研制了聚组氨酸-镍复合膜修饰电极。实验发现该复合膜电极对甲醛有很好的电催化氧化作用 , 在510-72.010-5mol/L 的范围内,甲醛氧化峰电流与甲醛浓度呈良好的线性关系,检出限可达 2.310-8mol/L,结果令人满意。2 在金属离子检测中的应用环境中微量的 Cr6+、Hg2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+等是环境中的主要重金属污染物,故而对它们的检测也是十分必要的。化学修饰电极对金属离子的测定有着特殊的功能,并且这种功能在实际应用中愈来愈广泛,近年来取得了很大的发展。Rubinstein 等7利用 2,2-乙硫醇基乙酰乙酸(TBEA)与十八硫醇在金表面自组装成
7、混合膜,该膜中的 TBEA 对 Cu2+具有亲合作用,因而对 Cu2+具有选择性响应。十八硫醇的作用是使混合膜更致密,避免其它离子因在膜内的扩散而产生的干扰。李昌安等8利用共价自组装的方法制成了 L-半胱氨酸单分子层修饰金电极,循环伏安和微分脉冲伏安结果均表明,峰电流的增大值与铜离子浓度有关,在 0.130 mol/L 之间呈现良好的线性关系,检测限可达 5 nmol/L.杨培慧等9利用谷胱甘肽自组装膜修饰金电极探讨了 Cr6+与谷胱甘肽相互作用机理及其电化学性质,并运用 1.5 次微分线性扫描伏安法对铬进行了定量分析。Iva 等10研究了-(巯基-N-甲基)吡啶自组装膜电极对 Cr6+的选择
8、性测定,Cr3+的存在对测定也不产生干扰。杨天鸣等11研制的 PVC 粉末微电极,可以用来测定自来水中的 Pb2+,性能稳定,使用寿命长,运用电位范围宽,选择性较强,是一种优良的、有前途的电极。但德忠等12则用制得的 PVC 膜修饰碳微电极,建立了环境水样中痕量 Hg2+的阳极溶出伏安法,改善了固体电极的选择性。仰蜀薰等13采用Nafion 修饰电极同位镀金膜,阳极溶出伏安法测定痕量砷。结果表明,选择性大为提高。在最佳条件 0.9 mol/L HCl 底液中,6 倍的铜、3 倍的锑和 6.5 倍的铋均不干扰砷的测定。匡云飞等14用1,10-邻菲啰啉-5,6-二酮修饰碳糊电极,在 0.05 mo
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