碳納米纖維-貴金屬雜化材料的制備及在重金屬離子檢測中的應用.pdf

1、日益加劇的環(huán)境問題，使得人類需求的可持續(xù)發(fā)展受到了嚴重威脅。重金屬污染問題作為水環(huán)境污染問題的一個重要方面，受到了廣泛關注。然而，重金屬污染具有高毒性和富集性，后期很難有效控制，只能根據(jù)準確有效的監(jiān)測做出積極的預防。尋找并開發(fā)一種能檢測痕量重金屬離子的方法是科學界一直努力追尋的方向，也是解決人類可持續(xù)發(fā)展需求的重要一步。電化學檢測方法具有諸多優(yōu)勢，被廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測。作為電化學檢測的核心，優(yōu)異電極材料的設計及制備是當前研究的重點。貴金

2、屬納米粒子具有高的表面活性、選擇性和化學活性等優(yōu)點，在環(huán)保、化工等多方面均有應用。此外，雙金屬納米粒子由于界面效應，會表現(xiàn)出更優(yōu)的電化學活性。碳納米纖維具有高導電性、大比表面積、高穩(wěn)定性等特點，是一種被廣泛應用于納米及納米粒子負載的優(yōu)良載體材料，表現(xiàn)出更優(yōu)異的電化學活性。因此，本文通過結合靜電紡絲和高溫原位還原技術制備碳納米纖維負載貴金屬納米粒子雜化材料，并將其應用于重金屬離子的檢測。主要內(nèi)容如下:
　　(1)通過靜電紡技術和原位

3、熱還原制備了碳納米纖維負載Au納米粒子雜化材料(AuNPs/CNFs)，通過掃面電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等研究了其微觀形貌和結構。研究表明AuNPs尺寸為5-15nm，具有優(yōu)異的分散性。將AuNPs/CNFs雜化材料修飾電極作為工作電極，利用電化學工作站，采用方波陽極溶出伏安法(SWASV)法同步檢測重金屬離子Cd2+、Pb2+和Cu2+最低濃度達0.1μM，探索影響檢測效果的沉積電壓和沉積時間等因素，研究了峰值電

4、流與檢測離子濃度之間的線性關系，并分析了該雜化材料具有優(yōu)異電化學性能的原因;
　　(2)為進一步提高電化學活性，引入另一種金屬元素從而形成雙金屬納米粒子，通過靜電紡絲技術和熱還原技術，制備了碳納米纖維負載PtAu雙金屬納米粒子雜化材料(PtAuNPs/CNFs)，通過研究其微觀結構和形貌，表明該雜化材料由均一的CNFs和表面分散均勻的PtAuNPs組成。PtAuNPs/CNFs薄膜可作為一種自支撐材料，直接用于重金屬離子的檢測，研

5、究了其在單個或多種離子的檢測效果，且同步檢測Cd2+、Pb2+和Cu2+最低濃度同樣為0.1μM，分析并探討了PtAuNPs/CNFs雜化材料在重金屬離子檢測方面優(yōu)異電分析性能的原因;
　　(3)基于前兩部分所研究的貴金屬納米粒子，推廣到其它貴金屬Pd及Co，期待能有同樣優(yōu)異的電分析性能。采用同樣的技術制備了碳納米纖維負載負載PdCo雙金屬納米粒子雜化材料(PdCoNPs/CNFs)，研究其微觀形貌并探索影響其形貌的重要因素，如紡