（物理化学专业论文）新型铋膜与锡膜电极的制备及其在金属离子分析中的应用.pdf

丘 摘要 a b s t r a c t c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n , c o n t e n t i i i im 1 1i n t r o d u c t i o n 一”一一”- - 1 1 2i n t r o d u c t i o no fa n a l y s i sm e t h o d sf o rm e t a li o n s m m 2 1 3i n t r o d u c t i o no fb i s m u t hm ma n ds t a n n u mf i l mm o d i f i e de l e c t r o d e s 3 1 3 1s u b s t r a t e so f b i s m u t hf i l ma n ds t a u l l u mm mm o d l i f t e de l e c t r o d e s 3 1 3 2p r e p a r a t i o no fb i s m u t hf i l ma n ds t a n n u mf i l mm o d i f i e de l e c t r o d e s 4 1 3 3s t r i p p i n gp e r f o r m a n c eo f b i s m u t hf i l ma n ds t a n n u mf i l mm o d i f i e de l e c t r o d e s 5 1 3 4a n a l y t i ：i c a la p p l i c a t i o no f b i s m u t hf i l ma n ds t a n n t l mf i l mm o d i f i e de l e c t r o d e s 6 r e f e r e n c e s ”， c h a p t e r2as t a n n u m b i s m u t h p o l y ( p - a m i n o b e n z e n es u l f o n i ea c i d ) f d me l e c t r o d e f o rm e a s u r e m e n to fc d ( n ) u s i n gs q u a r ew a v ea n o d i cs t r i p p i n gv o l t a m m e t r y 1 7 2 1i n t r o d u c t i o n ”一1 7 2 2e x p e r i m e n t a l 1 8 2 2 1m a t e r i a l s l 西 2 2 2a p p a r a t u s i6 2 2 3m e a s u r e m e n tp r o c e d u r e l5 2 3r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 。i y 2 3 1e l e c t r o p o l y m e r i z a t i o no f p - a b s aa tt h eg c es u r f a c e ”1 9 2 3 2s q u a r e w a v ev o l t a m m e t r i cr e s p o n s eo fc d ( i i ) a tt h es r l b i p o l y ( p - a b s a ) f i l me l e c t r o d e 2 0 2 3 3e f f e c to f p h 一2 l 2 3 4 e f f e c to fc o n c e n t r a t i o np r o p o r t i o nb e t w e e na i ( 1 1 ) a n ds n ( 1 0 2 2 2 3 5e f f e c to f d e p o s i t i o np o t e n t i a la n dd e p o s i t i o nt i m e 2 3 2 3 6c a l i b r a t i o nc u r v e s 2 4 2 3 7i n t e r f e r e n c es t u d y 一z 2 3 8a n a l y t i c a la p p l i c a t i o n 一2 3 2 4c o n c l u s i o n s - - - 。一上o r e f e r e n c e s “”上7 c h a p t e r3s q u a r ew a v ea d s o r p t i n gs t r i p p i n gv o l t a m m e t r i cm e a s u r e m e n to ft r a c e c o b a l ta tb i s m u t hc o a t e dp o l y ( a n i l i n e ) m o d i f i e df i l me l e c t r o d e 3 l 3 1i n t r o d u c t i o n j 1 3 2e x p e r i m e n t a l 一。肿。j z 3 2 1m a t e r i a l s j z 3 2 2a p p a r a t n s ”3 2 ； 3 2 3p r e p a r a t i o no fb i p l o y ( a n i l i n e ) f ea n dm e a s u r e m e n tp r o c e d u r e 3 2 3 3r e s u l t sa n dd i s c u s s i o n 州一j j 3 3 1 s q u a r e w a v es t r i p p i n gv o l t a m m e t r i cr e s p o n s eo fc o ( d a tt h eb i p o l y ( a n i l i n e ) f i l m e l e c t r o d e 3 3 3 3 2e f r e c to f p h “3 4 3 3 3e f r e c to f t h ed p m e gc o n c e n t r a t i o n ”3 5 3 3 4e f f e c to fa d s o r p t i o np o t e n t i a la n da d s o r p t i o nt i m e “3 6 3 3 5c a l i b r a t i o nc u r v e s 3 0 3 3 6i n t e r f e r e n c es t u d y ”j 68 8 2 88 川y c，-t 3 3 7a n a l y t i c a la p p l i c a t i o n 3 8 3 4 c o n c l u s i o n 3 8 r e f e r e n c e s 一一一一3 9 c h a p t e r4a n o d i es t r i p p i n gv o l t a m m e t r i cm e a s u r e m e n to ft r a c el e a da tb i s m u t h f i l mm o d i f i e dd o p e ds o d i u mm o n t m o r i l l o n i t ec a r b o np a s t ee l e c t r o d e 4 3 4 1i n t r o d u c t i o n 。4 3 4 2e x p e r i m e n t a i ”z 1 4 4 2 1m a t e r i a l s 4 4 4 2 2a p p a r a t u s 4 4 4 2 3p r e p a r a t i o no fb i n a - 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d m g 复合物位点，提高了钴在电极上的电化学响应。对比单纯的铋膜电极，聚苯胺修饰 的铋膜电极表现出更为灵敏的性质。实验还优化了d m g 的浓度，待测溶液的p h ，吸附电位 和吸附时间等实验参数。在最佳实验条件下，钴的还原峰电流与其浓度有良好的线性关系， 线性范围是1 0 - 1 2 0 0 l a g l - 1 ，检出限为0 8 4 9 9l - 1 。将该新型电极应用于江水中的钴离子的测 定也得到了比较好的结果。 两南大学硕十学位论文 3 掺杂蒙脱土钠的铋膜碳糊电极的研究及其对铅离子的测定 在碳糊电极中掺杂一定量的蒙脱土钠制得掺杂蒙脱土钠的碳糊电极，并采用同位镀铋的 方法研究了铅离子在该电极上的响应。与裸的碳糊电极、铋膜碳糊电极和蒙脱土钠掺杂的碳 糊电极相比，这种新电极显示了优越的性质和更高的灵敏度。说明蒙脱土钠对金属离子有一 定的吸附作用。接着优化了影响铅响应的实验参数包括碳糊中碳粉和蒙脱土钠的比例，待测 溶液的p h ，铋的浓度，沉积电位和沉积时间。结合方波阳极溶出伏安，铅离子在浓度范围o 3 到8 5 0g gl - 1 与溶出电流具有很好的线性关系，检出限为0 2 8l a gl - 1 。这种铋膜蒙脱土钠碳 糊电极对自来水和江水中铅离子也具有很好的电化学响应。 4 锡膜碳糊电极的研究及其对铜离子的测定 在碳糊电极表面采用同位镀锡的方法制备了锡膜碳糊电极，研究了该电极在p h = 3 6 的醋 酸溶液中对铜离子的方波阳极溶出伏安响应。锡膜的存在增加了铜在碳糊电极表面的富集， 从而提高了铜的响应。与裸碳糊电极相比，锡膜碳糊电极对于铜的测定具有更高的灵敏度。 而且利用锡膜电极测定铜避免了用铋膜电极测定铜时溶出峰部分重叠的缺点。后续实验优化 了锡的浓度，溶液的p h ，沉积电位和沉积时间等实验条件。在最优条件下，铜的氧化峰电流 与浓度在1 0 7 5 0g gl - 1 范围内具有线性关系，检出限为o 5 腭l - 1 。这种新型的电极也成功 用于河水中铜离子的检测。 关键词：铋膜电极，锡膜电极，碳糊电极，溶出伏安法，金属离子 i i 一 。 【 j a b s t r a c t f a b r i c a t i o na n d a p p l i c a t i o n o fb i s m u t hf i l m a n ds t a n n u mf i l me l e c t r o d ef o rm e t a li o n s a n a l y s i s l m a s t e ro f p h y s i c a lc h e m i s t r y ：c h a n g h o n gx i o n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rn i a n b i n gl i a b s t r a c t s i n c ew a n ge ta li n t r o d u c e dt h eb i s m u t hf i l me l e c t r o d e s ( b i f e s ) i ne l e c t r o c h e m i c a ls t r i p p i n g v o l t a m m e t r ya n a l y s i si n2 0 0 0 ，t h e s en e we l e c t r o d e sh a v eb e e na t t r a c t e dt h ea t t e n t i o no fm a n y e l e c t r o a n a l y t i c a lr e s e a r c h e r sb e c a m eo ft h e i rr e m a r k a b l ec h a r a c t e r i s t i c so fs m a l lt o x i c i t y , s i m p l e p r e p a r a t i o na n dg o o de l e c t r o c h e m i c a lp r o p e r t i e s ， a n dt h et r a d i t i o n a lm e r c u r ye l e c t r o d ei n e l e c t r o a n a l y t i c a lc h e m i s t r yf a s tr e p l a c e db yb i s m u t hf i l me l e c t r o d e f u r t h e r m o r e ，t h es e n s i t i v i t ya n d s e l e c t i v i t yo ft h eb i f f sc o u l db ef u r t h e ri m p r o v e db yd e p o s i t i n go nt h ep o l y m e r i cm e m b r a n e m o r e o v e r , s t a n n u ma n db i s m u t ha r ei nc a t e r c o r n e rp o s i t i o na tp e r i o d i ct a b l eo fc h e m i c a le l e m e n t s ， s ot h ee l e c t r o c h e m i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fs t a n n u mi ss i m i l a rt ot h a to fb i s m u t h i na d d i t i o n , s t a n n u m i sam o r e ”g r e e n ”e l e m e n t , w i t hv e r yl o wt o x i c i t ya n dc o s t , s oi ti si m p o r t a n tt oi n v e s t i g a t et h e p r e p a r a t i o na n da p p l i c a t i o no fan o v e le n v i r o n m e n t a l l yf r i e n d l ys t a n n u mf i l me l e c t r o d e t h i sp a p e r c o n t i n u e dt oi n v e s t i g a t et h ea p p l i c a t i o na n dp r e p a r a t i o no fb i s m u t hf i l ma n ds t a n n u mf i l me l e c t r o d e f o ra n a l y s i so fm e t a li o n so nas e r i e so fs u b s t r a t e sm a t e r i a l s 1 1 1 em a i nr e s e a r c hc o n t e n t sa r ea s f o l l o w s ： 1 f a b r i c a t i o no fs t a n n u m b i s m u t h p o l y ( p - a m i n o b e n z e n es u f f o n i ca c i d ) f i l me l e c t r o d ea n di t s a p p f i c a t i o nf o rm e a s u r e m e n t o fc a d m i u m ( i i ) an e wm e t h o df o rat r a c ea n a l y s i so fm e t a lc a d m i u mi o nh a sb e e nd e v e l o p e do nt h e s t a n n u m b i s m u t h p o l y ( p - a m i n o b e n z e n es u l f o n i ca c i d ) f i l me l e c t r o d e t h i sn e we l e c t r o d ew a s p r e p a r e db yi ns i t ud e p o s i t i n gs t a n n u m ，b i s m u t ha n dt a r g e tm e t a lo nt h ep o l y ( p - a m i n o b e n z e n e s u l f o n i ca c i d ) ( p - a b s a ) c o a t e dg l a s s yc a r b o ne l e c t r o d e s o m ek e yf a c t o r s i n c l u d i n gt h ep ho f m e a s u r es o l u t i o n , t h ep r o p e rp r o p o r t i o nb e t w e e nb i ( i i i ) a n ds n ( i i ) ，t h ed e p o s i t i o nt i m ea n dt h e d e p o s i t i o np o t e n t i a lh a v eb e e ns t u d i e da n do p t i m i z e d c o m p a r e dw i t ht h et r a d i t i o n a lb i s m u t hf i l m e l e c t r o d e ，t h es t a n n u m b i s m u t h p o l y ( p a b s a ) f i l me l e c t r o d ed i s p l a y e dh i g h e rs t r i p p i n gc u r r e n t i m a s t e rt h e s i so fs o u t h w e s tu n i v e r s i t y r e s p o n s e i na d d i t i o n , i th a st h ea d v a n t a g e so fb e t t e rs t a b i l i t ya n dl e s st o x i c i t y u n d e rt h eo p t i m u m c o n d i t i o n s ，t h el i n e a rc a l i b r a t i o ng r a p hf o rc d ( i i ) i nt h ec o n c e n t r a t i o nr a n g eo f 0 5t o5 5 0 烬l - 1 w a so b t a i n e da n dt h ed e t e c t i o nl i m i tw a s0 3 2 呜l - 1 t h em e t h o dw a sa p p l i e dt ot h ea n a l y s i so f c a d m i u mi o ni nt a pw a t e rs a m p l ew i t hs a t i s f a c t o r yr e s u l t s 2 f a b r i c a t i o no fb i s m u t h p o l y ( a n i l i n e ) f i l mm o d i f i e de l e c t r o d ea n di t s a p p l i c a t i o nf o r m e a s u r e m e n to fc o b a l t ( i d as e n s i t i v em e t h o dw a sd e v e l o p e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc o ( i i ) b ys q u a r ew a v ea d s o r p t i n g s t r i p p i n g v o l t a m m e t f i c u s i n gb i s m u t h c o a t e d p o l y ( a n i l i n e ) m o d i f i e df i l me l e c t r o d e ( b i p o l y ( a n i l i n e ) f e ) i na m m o n i ab u f f e rs o l u t i o n ( p h8 0 ) t h ee l e c t r o c h e m i c a lr e s p o n s eo fc o b a l t w a sa p p a r e n t l yi m p r o v e db yp o l y ( a n i l i n e ) d u et ot h ee n h a n c e dt h es u r f a c ea b s o r p t i o ns i t e so f c o - d m gc o m p l e x s i nc o m p a r i s o nw i t ht h eb i s m u t hf i l me l e c t r o d e ，t h eb i p o l y ( a n i l i n e ) f ep r o v e d t 0b em o r es e n s i t i v e ，e x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r si n c l u d i n gt h ec o n c e n t r a t i o n so fd m g ，p ho fm e a s u r e s o l u t i o n ，a d s o r p t i o np o t e n t i a la n da d s o r p t i o nt i m ew e r ei n v e s t i g a t e da n do p t i m i z e d u n d e ro p t i m i z e d c o n d i t i o n s ，t h ep e a l ( c u r r e n tw a sp r o p o r t i o n a lt ot h ec o n c e n t r a t i o no fc o ( i i ) i nt h er a n g eo f1 0 - 12 0 0 烬l _ 1w i t ht h ed e t e c t i o nl i m i to f 0 8 4 烬l - 1 a p p l i c a t i o no f t h en e we l e c t r o d ef o rt h ed e t e r m i n a t i o n o fc o b a l ti nr i v e rw a t e rs a m p l e sg a v eg o o dr e s u l t s 3 s t u d yo nt h eb i s m u t hf i l mm o d i f i e dd o p e ds o d i u mm o n t m o r i l l o n i t ec a r b o np a s t ee l e c t r o d e a n di t sa p p l i c a t i o nf o rm e a s u r e m e n to fl e a d ( i d as i m p l ea n dr e l i a b l ee l e c t r o c h e m i c a lm e t h o df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fl e a du s i n gab i s m u t h f i l mm o d i f i e dd o p e ds o d i u mm o n t m o r i l l o n i t ec a r b o np a s t ee l e c t r o d e ( b i n a - m m c p e ) w a s d e s c r i b e d t h en e we l e c t r o d es i g n i f i c a n t l ye n h a n c e dt h es e n s i t i v i t yo fd e t e r m i n a t i o nf o rp b ( i i ) a n d e x h i b i t e ds u p e r i o rp e r f o r m a n c ei nc o m p a r i s o nw i t ht h eb a r ec a r b o np a s t ee l e c t r o d e ( c p e ) ，b i s m u t h f i l mm o d i f i e d c a r b o np a s t ee l e c t r o d e ( b i c p e ) ，a n dn a - m mm o d i f i e dc a r b o np a s t ee l e c t r o d e ( n a - m m c p e ) m a n yp a r a m e t e r ss u c ha st h ec o m p o s i t i o no ft h ep a s t e ，p ho fm e a s u r es o l u t i o n ，t h e b i ( i i i ) c o n c e n t r a t i o n , d e p o s i t i o nt i m ea n dd e p o s i t i o np o t e n t i a lt h a ti n f l u e n c e dt h er e s p o n s eo fl e a d w e r ei n v e s t i g a t e d c o m b i n a t i o nw i t hs q u a r e - w a v ea n o d i cs t r i p p i n gv o l t a m m e t r y ，t h en e we l e c t r o d e d i s p l a y e de x c e l l e n tl i n e a rb e h a v i o ri nt h ee x a m i n e dc o n c e n t r m i o nr a n g ef r o m0 3t o8 5 0 烬l - 1 p b ( i i ) ( r = 0 9 9 6 ) w i t hd e t e c t i o nl i m i to f0 2 8 烬l - 1 t h ee l e c t r o a n a l y t i c a lp e r f o r m a n c eo f b i n a - m m c p ef o rl e a dw a ss u c c e s s f u l l yt e s t e di nt a pw a t e ra n dr i v e rw a t e rs a m p l e s 4 s t u d yo nt h es t a n n u mf i l mm o d i f i e dc a r b o np a s t ee l e c t r o d ea n di t sa p p l i c a t i o nf o r m e a s u r e m e n to fc o p p e r ( i d i v a t j a b s t r a c t as e l e c t i v ea n ds e n s i t i v em e t h o dw a sd e v e l o p e df o rt h ed e t e r m i n a t i o no fc u ( i i ) b ys q u a r ew a v e a n o d i cs t r i p p i n gv o l t a m m e t r i cu s i n gs t a n n u mf i l mm o d i f i e dc a r b o np a s t ee l e c t r o d e s ( s n f c p e s ) i n a c e t a t eb u f f e ro fs o l u t i o np h3 6 t h ee l e c t r o c h e m i c a lr e s p o n s eo fc o p p e rw a sa p p a r e n t l yi m p r o v e d b ys t a n n u md u e t ot h ee n h a n c e da c c u m u l a t i o no fc o p p e ra tt h ee l e c t r o d es u r f a c e i nc o m p a r i s o nw i t h t h eb a r ec a r b o np a s t ee l e c t r o d e ，t h es i l f c p ew a sp r o v e dt ob em o r es e n s i t i v e ，i na d d i t i o n , t h e s t r i p p i n gp e a k so fs t a n n u ma n dc o p p e rd on o to v e r l a pw i t he a c ho t h e r 1 1 h ee x p e r i m e n t a lp a r a m e t e r s i n c l u d i n gt h ec o n c e n t r a t i o n so fs n ( i i ) ，p ho fm e a s u r es o l u t i o n , d e p o s i t i o np o t e n t i a la n dd e p o s i t i o n t i m ew e r ei n v e s t i g a t e da n do p t i m i z e d u n d e ro p t i m i z e dc o n d i t i o n s ，t h ep e a kc u r r e n tw a s p r o p o r t i o n a lt ot h ec o n c e n t