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环境问题,尤其是环境污染物的处理与准确检测,一直是社会关注的焦点。电化学检测方法操作简单,仪器易微型化、智能化,获得越来越多的关注。纳米科技的发展,尤其是复合纳米材料的研究为新型电化学传感器的设计创造了良好的条件。借助材料与分析物的特殊作用,可以得到良好的检测效果。此外,通过基础研究,实现对环境中污染物的智能化电化学追踪监测同样具有重要意义。
本文主要研究了Au/石墨烯纳米复合材料的绿色制备及其在电化学传感器方面的应用。对复合物的形成过程及良好的电化学敏感特性进行了探究。另外,以饮用水中污染物氟离子的快速、现场监测为目的,在实验室研究的基础上,建立了精确的电化学分析方法。
论文第一章概括介绍了纳米材料的优异性能,比较了环境污染物的检测方法。首先介绍了石墨烯纳米复合材料的研究现状,探究它的制备方法及其在电化学传感器中的应用趋势。然后介绍了有机污染物TNT及无机污染物氟离子的环境危害、检测方式及防治措施。
论文第二章主要介绍了Au/石墨烯纳米复合材料的制备方式。以氧化石墨烯为基底,采用绿色、简单的紫外辐照的方式制备了Au/石墨烯纳米复合材料。结合透射电镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、Raman光谱及XPS表征对Au/石墨烯纳米复合材料的形貌及结构进行了分析研究,并对形成机理进行了合理解释。
论文第三章主要研究Au/石墨烯纳米复合材料的电化学敏感特性。Au/石墨烯复合物改善了电极对TNT的响应。负载金纳米颗粒后能够有效增加石墨烯电化学活性。对比还原石墨烯,Au/石墨烯修饰电极对TNT具有更好的敏感特性。对响应机理及良好响应的原因给出了合理的解释。测试数据表明Au/石墨烯纳米材料在电化学传感器的应用方面存在很大的潜力。
论文第四章主要研究了电化学方法在水质在线监测中的应用。采用氟离子选择性电极作为电化学传感器,对氟离子在线检测过程中的一些干扰问题进行了分析,建立了精确的水质电化学监测分析方法。通过分析温度与电导率的特殊关系解决了水质电导率测定的温度补偿问题。多组在线测试数据表明该方法能够满足水样中电导率及氟离子自动监测的要求,具有较好普适性。
论文第五章对上述章节工作进行了总结,对下一步工作的开展进行了展望。