论文部分内容阅读
金属有机骨架材料(MOFs)作为一种多孔材料,具有制备简单、比表面积大、孔隙度高、结构多样化及孔道表面可修饰等特点。本论文制备了镍(II)-2,5吡啶二羧酸金属有机骨架材料(Ni(pdc))、镍(II)对苯二甲酸/单壁碳纳米管复合材料(Ni(bdc)-SWCNT)、锰(II)对苯二甲酸/单壁碳纳米管复合材料(Mn(bdc)-SWCNT)。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶-红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)等技术对这些材料的形貌、结构及性质进行了表征。将这些材料修饰到电极表面,分别用于葡萄糖(glucose)和Pb2+的检测,构建了多种灵敏、高效的电化学传感器。主要的研究内容有:(1)以氯化镍和2,5-吡啶二羧酸为原料,采用一锅水热法制备了球状的Ni(pdc)。利用壳聚糖(CS)良好的成膜性,将Ni(pdc)固载到玻碳电极(GCE)表面,得到Ni(pdc)-CS/GCE。通过循环伏安法(CV)考察了修饰电极的电化学行为,结果显示Ni(pdc)在0.1 mol/L Na OH溶液中呈现一对良好的氧化还原峰。采用电流-时间法考察了该修饰电极对葡萄糖的电催化性能。实验表明,Ni(pdc)-CS/GCE对葡萄糖具有良好的催化活性,催化常数为1.1×104 M-1 s-1。在最优条件下,催化电流与葡萄糖浓度在20.0μmol/L~5.9mmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限达5.8μmol/L(S/N=3)。多巴胺、抗坏血酸、尿酸等常见干扰物对检测不存在显著影响。传感器应用于血清中葡萄糖实际样品检测,结果令人满意。(2)以氯化镍和对苯二甲酸为原料,通过一锅水热法合成了花球状Ni(bdc),并将其与CS分散的单壁碳纳米管(SWCNT)物理掺杂,制备了Ni(bdc)-SWCNT-CS复合材料。该复合材料具有良好的分散性和稳定性。将复合材料修饰于电极表面,得到Ni(bdc)-SWCNT-CS/GCE。利用Ni(II)对葡萄糖的电催化能力,采用循环伏安法(CV)和电流-时间法考察了复合材料对葡萄糖电催化性能,构建了一种新型的无酶葡萄糖传感器。电化学测试结果表明,该修饰电极在碱性条件下对葡萄糖具有良好的催化活性,电子传递催化速率常数(kcat)为1.60×103 M-1 s-1。在最佳实验条件下,该传感器对葡萄糖的线性响应范围为20.0μmol/L~5.0 mmol/L,检出限达4.4μmol/L(S/N=3),且该传感器表现出良好的稳定性和重现性,实际样品回收率在96.0%和101.5%之间。(3)以氯化锰、对苯二甲酸和单壁碳纳米管为原料,采用一步法合成Mn(bdc)-SWCNT复合材料,并用于构建重金属离子Pb2+传感器。利用CS良好的成膜性,将Mn(bdc)-SWCNT固载到玻碳电极表面,得到Mn(bdc)-SWCNT-CS/GCE。采用差分脉冲溶出伏安法(DPSV)实现了重金属离子Pb2+的测定。优化了电解质、p H、富集电位和富集时间。在最优的条件下,溶出峰电流与Pb2+浓度在0.1μmol/L~14.0μmol/L范围内呈良好的线性关系,其线性回归方程:Ip(μA)=2.093 C(μmol/L)+6.360,线性相关系数r=0.994,检出限为0.038μmol/L(S/N=3)。应用于工业废水中Pb2+检测回收率在99.5%到103.0%之间。