电化学氢化发生法中电极性能及应用研究.pdf

摘要 摘 要 氢化物/冷蒸气发生法是原子光谱最重要的样品引入方式。 传统的化学氢 化物/冷蒸气发生法(CHG/CVG)有很多的优势，但是通常需要使用价格较贵、 性质不稳定的硼氢化钠或者硼氢化钾等试剂。 由于硼氢化物还原能力非常强， 可以还原的物质多，所以以硼氢化物-酸体系为基础的化学氢化物/冷蒸气发生 法容易受到共存的过渡金属离子的干扰，因此对研究者们来说，发展一种新的 氢化物发生技术来代替化学法始终具有很强的吸引力。电化学氢化物/冷蒸气发 生法(EC-HG/EC-VG)在某些情况下就可以替代CHG/CVG 法。 考虑到EC-HG/EC-VG 的分析性能与阴极材料和电解池的设计有直接关系, 为了提高EC-HG/EC-VG的灵敏度并消除反应过程中的记忆效应,本工作主要尝 试了选择合适的阴极材料以及改进电化学氢化物发生池的结构以改善电化学法 的分析性能。 另外通过具体的实验结果和一些物理化学数据，在前人研究的基 础上，对电化学氢化物发生机理进行了一些深入的探讨。论文具体工作包括以下 几部分： 首先采用三维的多层网状钨丝电极作为电化学氢化物发生池的阴极，在低 温条件下，网状钨丝阴极表面产生的TeH2 可以被吹扫气体有效地带出阴极腔， 并被带入到原子荧光光谱仪中进行定量分析。通过将EC-HG 和原子荧光光谱法 (AFS)联用，构建了一个简单、高效的测定焊锡中碲元素含量的分析方法。 考虑到导电高聚物聚苯胺(PANI)材料的优良特性,采用线性扫描伏安 (LSV)实验研究了 Hg (II)在 PANI 修饰电极表面的反应特性， 结果发现PANI 膜有助于Hg (II)的还原,使得Hg (II)可以在较高的电极电势下还原。在本工作 中，我们将PANI/graphite 电极用作EC-VG 系统的阴极材料，通过与AFS 法联 用， 用于 Hg (II) 的测定。 由于还原过程中可能包含一个催化的过程，该 ECVG-AFS 法具有灵敏度高、稳定性好、记忆效应较低等优点,该方法被成功 地用于生物样品中总Hg 含量的测定。 采用电化学法制备了PANI修饰的Pb 电极，并将该PANI/Pb作为电化学氢化物 发生池中的阴极材料，建立了采用电化学氢化物发生-原子荧光光谱系统测定元 素Sn的方法。 由于PANI膜对Sn(IV)具有较好的还原活性，所以该方法具有较高 的灵敏度、良好的稳定性和较低的记忆效应。 为了减少氢化物在传输过程中的损失，我们设计了一种氢化物发生池和气 液分离器一体化的整体池。该电化学氢化物发生池以一个小尺寸的石墨管（容 积约为180µl）作为阴极腔, 免除了离子交换膜和专门的阳极电解液的使用。该 整体池的无膜结构使得电解液能够依次流过阴极腔、气液分离腔和阳极腔，同 I 摘要 时起到阴极液和阳极液的作用，具有节约和环境友好等优点；该整体池的密封 采用螺帽结构，安装方便，便于清洗。通过将该整体电化学氢化物发生池和AFS 联用，建立了一种简单高效的流动注射分析技术，成功地用于食用海藻中总砷 的测定。 II abstract ABSTRACT The hydride/vapor generation is well- established sample introduction technique in atomic spectrometry when low detection limits are desired. Although the chemical hydride generation technique, which is sample