基于聚吡咯/碳纳米管修饰微电极的铅离子检测方法研究

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重金属是一类重要的环境污染物,具有难降解、易积累、高毒性并且毒性长期持续的特点。重金属污染对环境和人类健康的带来越来越严重的危害。本论文针对水环境中铅离子(Pb2+)的高灵敏、快速检测的需求,研究了基于电化学方法的铅离子检测机理,设计并加工制备了一种微电极芯片,并研究了聚吡咯/多壁碳纳米管复合材料在微电极上的修饰方法,实现了一种基于聚吡咯/多壁碳纳米管修饰的微传感电极芯片,并将其应用于铅离子的检测,大幅度提高了检测性能,为水环境中铅离子的快速检测提供了一种有效的技术途径。  采用微电子机械系统(MEMS)技术制备了一种金微电极芯片。该电极芯片由面积为1 mm2的圆盘工作电极和对电极构成。通过在[Fe(CN)6]3-溶液中的电化学性能表征,该电极芯片表现出良好的线性扩散特性,并具有稳定的电流响应,适用于重金属离子的电化学检测。  为了进一步提高该微电极芯片对铅离子的检测性能,选取多壁碳纳米管作为敏感膜修饰材料。提出了一种复合电化学聚合吡咯和多壁碳纳米管的方法,将碳纳米管成功修饰于电极表面。该方法操作简便,条件可控,得到的敏感膜分布均匀、性能稳定。聚吡咯使得多壁碳纳米管成功修饰于电极上,不但多壁碳纳米管的沉积提供骨架,并且包裹在碳管表面的聚吡咯进一步改善了多壁碳纳米管的导电性和电极的电化学性能。  将制备得到的聚吡咯/多壁碳纳米管修饰的微电极,用于铅离子的检测,并对该微电极的重复性以及选择性等方面的性能进行了实验研究。实验结果表明,聚吡咯/多壁碳纳米管修饰的微电极可实现1~100μgL-1浓度范围内铅离子的线性检测,检测下限达到0.65μgL-1。与无修饰的微电极相比,聚吡咯/多壁碳纳米管修饰的微电极明显提高了对铅离子的检测性能。与文献报道的其他铅离子电化学检测电极相比,本文制备的聚吡咯/多壁碳纳米管微电极具有更低的铅离子检测下限。
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