聚合物膜离子选择性电极的制备与性能研究

	聚合物膜离子选择性电极的制备与性能研究
其他题名	Preparation and Characterization of Polymeric Membrane Ion-selective Electrodes
	张军
学位类型	博士
导师	秦伟
	2010-05-24
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位专业	环境科学
关键词	离子选择性电极离子载体冠醚希夫碱紫外消解
摘要	聚合物膜离子选择性电极具有选择性高、使用简便、价格低廉等优点，在环境监测中日益受到人们的关注。这类电极的响应特性主要取决于聚合物膜相中起分子识别作用的离子载体的选择性。本文设计合成了一系列对重金属离子具有高选择性的有机配体，并将其作为电中性离子载体应用于银、汞、锌、铬等离子选择性电极中，实现了对重金属离子的高选择性测定。此外，我们对海水中有机物质的紫外线消解进行了研究，优化了消解条件，采用离子选择性电极技术实现了对海水中重金属污染物的快速检测。具体内容如下： 1、以硫氮杂冠醚为离子载体的银离子选择性电极制备及性能研究。合成了一系列硫氮杂冠醚配体，通过优化反应条件，提高了反应产率，简化了产物处理过程。将此类冠醚作为离子载体用于银离子选择性电极的制备，并讨论了冠醚环大小、冠醚环的韧性以及硫原子个数对电极选择性的影响。在此研究基础上，利用沉淀-溶解平衡法调节内充液主离子浓度，采用冠醚9，10，12，13，24，25-六氢-5H，15H，23H-二苯[b，q][1，7，10，13，19，4，16]五硫二氮二十三环-6，16 (7H，17H)-二酮环作为低检出限银离子选择性电极载体，通过优化电极的内充液和聚合物膜组份，测得最低检出限为2.2×10-10 M，电极电位响应斜率为54.5 mV/dec.，线性范围为1.0×10-9-1.0×10-5 M，电极使用寿命为一个月。采用标准加入法，成功实现了自来水中银离子浓度的测试，并以该电极作为指示电极，以硝酸银溶液为滴定剂，成功滴定了I-、Br-和Cl-离子的混合液。 2、以1，2，4-三唑衍生物为离子载体的汞离子选择性电极的制备及性能表征。设计合成了一种基于1，2，4-三唑的希夫碱结构化合物，3，5-二(二硫代甲酸苄酯肼基-2-亚甲胺基苯氧甲基)-1-(四氢-2H-吡喃)-1H-1，2，4-三唑，并成功用作中性载体实现对汞离子的测定。在最佳膜组分条件下，以该化合物作为载体的汞离子选择性电极的检出限为2.6×10-7 M Hg2+，电极电位响应斜率为29.3±0.3 mV/dec.，线性范围为1.0×10-6-3.0×10-4 M。该电极使用寿命为2个月，在pH 2.6-5.2范围内测试不受酸度影响。以该电极为指示电极，以EDTA为滴定剂，可准确滴定溶液中汞离子的浓度。 3、以希夫碱结构化合物为离子载体的锌离子选择性电极的制备及性能研究。本文设计了一种含吡啶杂环的希夫碱结构化合物(E)-N'-(吡啶-2-亚甲胺基)-2-((E)-吡啶-2-亚甲胺基)苯甲酰肼，并成功用作离子载体实现对锌离子的测定。在最佳膜组分条件下，以该化合物为载体的锌离子选择性电极的检出限为7.4×10-7M Zn2+，电极电位响应斜率为25.9 mV/dec.，线性范围为1.0×10-6-1.0×10-3 M。该电极使用寿命为3个月，在pH 3.4-5.8范围内测试不受酸度影响。以该电极为指示电极，以EDTA为滴定剂，可准确滴定溶液中锌离子的浓度。 4、紫外光在线消解技术用于离子选择性电极测试海水中重金属离子的研究。海水中重金属离子大多以络合物形式存在，而离子选择性电极只对游离态金属离子响应，因此要实现离子选择性电极测试海水中的重金属，首先必须使金属离子从络合物中游离出来。紫外光消解方法相对于其它海水预处理手段是一种清洁的样品预处理方法。我们以模拟海水为考察对象，考察了盐度、酸度、有机物浓度对消解效率的影响，并在优化消解条件的基础上对实际海水进行消解，利用离子选择性电极成功实现了海水中铜离子浓度的测试，测试值与ICP-MS数值一致。 5、合成希夫碱结构罗丹明B衍生物作为载体和分子探针用于Cr3+离子的检测。设计合成了希夫碱结构罗丹明B衍生物2-亚甲胺基-8-乙酯基喹啉-罗丹明。荧光法显示，在化合物对铬离子(III)有较好的选择性，进而我们将该化合物作为分子探针进行了详细的研究。结果表明，分子探针与铬离子配位比为1:1，铬离子响应的线性范围是8.0×10-7-8.0×10-5 M，检测下限为1.9×10-7 M。电化学测试结果显示，基于该化合物为载体的离子选择性电极对铬离子(III)的选择性较差。
页数	151
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/880
专题	中国科学院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	张军. 聚合物膜离子选择性电极的制备与性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2010.

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