1、金屬污染指由金屬或其化合物造成的環(huán)境污染,主要由采礦廢物、工業(yè)污水的肆意排放和煤燃燒等人為因素造成的。這種污染表現(xiàn)在生物從環(huán)境中攝取金屬,金屬不能被生物降解,相反卻能在食物鏈中成千萬倍地富集起來,然后通過食物鏈進入生命體或生態(tài)系統(tǒng),在生命體或生態(tài)系統(tǒng)中富集,最終對生物體產(chǎn)生毒害作用。因此,及時準確檢測環(huán)境樣品中金屬離子的濃度就變得尤為重要。目前,檢測金屬離子濃度的方法主要有分光光度法,溶出伏安法,原子吸收光譜法和電感耦合原子發(fā)射光譜法等

2、。但以上分析方法普遍存在儀器操作復雜、耗時、價格昂貴等缺點,不易普遍和快速檢測金屬離子在環(huán)境樣品中的濃度。所以亟需建立一種靈敏快速、方便、經(jīng)濟的分析手段來檢測環(huán)境中金屬離子的含量。離子選擇性電極是近代發(fā)展起來的一種新型電化學傳感器。它因具有靈敏度高、測量范圍寬、選擇性好、響應速率快、儀器簡單、操作方便等優(yōu)點被廣泛用于環(huán)境分析和離子物種的檢測中。自1970年,PVC膜離子選擇性電極已被廣范使用,然而由于膜成分的溶解限制了膜電極的應用。膜成

3、分滲透進入溶液,導致電極使用壽命縮短,最終惡化電極的響應性能(如:檢測下限,線性范圍等)。離子選擇性電極總是以離子載體類型的不斷拓寬,電極響應性能的不斷優(yōu)化為發(fā)展方向。本論文著重于硅膠復合材料和納米結構的多壁碳納米管的使用,設計、合成一類新型離子載體,并以此為載體用于碳糊電極的研究,有望構建靈敏高、選擇性好、使用壽命長的金屬離子電化學傳感器。
　　 本文研究內容如下:
　　 1.基于重氮噻吩功能化的硅膠復合材料修飾的碳糊

4、電極用于電位測定銀離子的研究
　　 功能化的硅膠復合材料既具有無機部分的剛性三維結構,又擁有有機組成部分特定的化學反應活性。它能夠通過絡合或靜電引力作用使金屬離子預先在電極表面富集,從而提高了電極的靈敏性。該研究合成了重氮噻吩功能化的硅膠復合材料,以此為載體構建了一種測定銀離子的碳糊電極。根據(jù)軟硬酸堿理論,該載體中具有軟堿S原子,會使載體與軟酸銀離子發(fā)生強烈的配位作用。同時,該硅膠復合材料具有S、N和O雜原子,給載體與金屬配位提

5、供了一個良好的疏水和穩(wěn)定的環(huán)境。通過比較其它銀離子選擇性電極的響應特性可見:該電極的線性范圍,pH范圍和選擇性都有所改善。實驗中采用電極膜的交流阻抗行為探討了電極的響應機理。最后,該電極成功地用于電位滴定氯、溴離子的混合溶液和膠片中銀離子濃度的測定。
　　 2.基于功能化多壁碳納米管的碳糊電極用于電位測定銀離子的研究
　　 由于其獨特的結構和物理性質,多壁碳納米管成為碳糊電極中最活躍的研究材料之一。該研究中,席夫堿2-(

6、E)-(2-氨基乙基亞胺)甲基苯酚共鍵連接在多壁碳納米管表面,作為銀離子載體。由于載體中多壁碳納米管的引入,改善了溶液與電極表面電子的轉移,同時克服了載體溶解的缺點,使該電極的響應速度(～10 s)和使用壽命(三個月)都有所改善。電極可操作的pH范圍是3.0-9.0。最重要的是本文采用電極膜的交流阻抗行為探討了電極的響應機理。該電極也成功地用于電位滴定和實際樣品中銀離子的測定。
　　 3.以多壁碳納米管衍生物為載體的碳糊電極用于

7、電位測定銀離子的研究
　　 4'-氨基-15-冠-5通過短的二碳鏈與羧基化多壁碳納米管連接起來,合成了一種新的多壁碳納米管衍生物,將該衍生物用作銀離子載體。在銀離子載體中引入多壁碳納米管有兩個優(yōu)點。一、多壁碳納米管擁有大的比表面積,可以結合更多的15-冠-5。二、多壁碳納米管具有良好的電導性,可以用作載體中良好的離子電子交換器。同時,該載體擁有強的共價鍵(氨基通過肽鍵與碳納米管連接起來)和N、O供電原子,給銀離子與載體之間形成的