新型固相电致化学发光传感器构建及其对环境污染物检测-construction of a new solid-phase electrochemiluminescence sensor and its detection of environmental pollutants.docxVIP

硕士学位论文摘要电致化学发光检测具 有灵敏度高、线性范 围较宽、分析速度快 、仪器操作简 单等突出优点，因此利用电致化学发光检测可以满足于环境中微量乃至痕量污染 物的检测要求。但目前电致发光传感器主要集中单一材料从而造成发光信号不高， 难以达到污染物浓度的检测范围；传感器不能够循环使用，造成资源浪费等。如 何构建绿色、无污染、可循环使用、检测性能良好的电致化学发光传感器有着重 要的意义。本论文以制备固定化的电致化学发光传感器为基础，构建了由纳米材 料所组成的三种电致化学发光传感器，并利用这些固相传感器来进行快速灵敏地 检测环境中的五氯苯酚以及重金属离子的含量。固定化的传感器可以重复利用， 减少资源的浪费，并为检测环境污染物提供了新的方法。具体的研究工作分为以 下几个方面：（1）构建了一个石墨烯-金纳米簇的新型固相电化学发光传感器，在共反应剂 过硫酸根的存在下，基于五氯苯酚（PCP）与激发态的金纳米粒子发生氧化还原反 应，从而通过淬灭的发光强度范围来检测环境中五氯苯酚的含量。在此体系中， 石墨烯不仅可以增大金纳米簇的电致发光强度，还可为金纳米簇提供一个固定化 的平台，从而解决了发光强度低和不能循环使用的问题。构建的固定化电致发光 传感器具有非常好的选择性，在最优检测条件下，对五氯苯酚有着良好的线性范 围（1.0 × 10-14–1.0 × 10-10 M）和超低的检测限（1.0 × 10-14 M）。本方法避免了复 杂仪器的操作，具有低毒性，可循环使用，超高灵敏度检测等优点，为在实际水 样中应急及在线检测 PCP 提供了一个简单易行、可供选择的分析检测方法。（2）利用电化学沉积的方法一步电沉积铂纳米簇-石墨烯复合材料于电极上，通过电致化学发光的方法，对铜离子进行快速、痕量检测。由于石墨烯的存在， 相比单独的铂纳米簇，除了表现在电流强度增强、电致发光信号增大的方面外， 其发光电位和循环伏安曲线出现的峰位置也出现前移现象。表明在此体系中石墨 烯具有降低能垒，加速电子转移的能力。由于石墨烯和铂纳米簇层层沉积拥有较 大的比表面积，使溶液中的铜离子容易吸附于修饰电极的表面，使得此传感器具 有较高的灵敏度。该方法对铜离子的最低检测限为 1.0 × 10-7 g L-1。（3）利用水热法制备硫化镉（CdS）纳米纤维，并将其用于铅离子的电致化学发光检测。为了降低纳米颗粒所引起的聚沉对体系检测所带来的影响，制备出 的 CdS 纳米纤维能够有效防止聚沉并实现对铅离子的快速检测，其对铅离子的检 测线性范围为 1.0 × 10-10–1.0 × 10-6 g L-1，相关系数 0.994。当信噪比 S/N = 3 时，新型固相电致化学发光传感器的构建及其对环境污染物的检测检测限达到 1.0 × 10-10 g L-1。因为纳米纤维不易发生聚集且具有较好的稳定性，使 得此传感器具有高度稳定且重复性良好的电致化学发光性能。关键词：电致化学发光；固定化；五氯苯酚；铜离子；铅离子硕士学位论文AbstractElectrochemiluminescence (ECL) detection has a high sensitivity. The merits of fast analysis, simplicity and wide linearity range are highlighted. Therefore, the ECL sensors can be used to detect and trace environmental pollutants such as persistent organic pollutants and heavy-metal ions. However, most of reported ECL systems focus on single functional materials, resulting in poor response signal which does not satisfy the requirement of practical application. Furthermore, these ECL systems are not immobilized, so it is difficult to reuse. How to fabricate green, effective and reusable ECLs is a key. In this thesis, three kinds of solid-state ECL sensors were constructed for effectively detecting pentachlorophenol and heavy-meta