合金层过渡铋膜与锑膜电极的制备及其阐发应用.pdf

摘 要 摘 要 预镀合金层过渡铋或锑膜修饰铜电极技术是指为了获得在廉价的铜电极上 修饰铜铋/锑合金层过渡的铋膜或锑膜电极。基于该技术制作的膜电极应用在检 测重金属离子具有经久耐用，制作简单，成本低，无污染等特点。本研究工作旨 在研究合金层过渡铋或锑膜修饰铜电极，并探讨了膜电极的制作方法及其分析应 用。论文主要工作包括： 1. 我们用电化学方法制备，首先通过循环伏安法得到铜铋合金层，然后利 用单电位阶跃计时电流法的技术在合金层外面镀一层铋膜，并用电化学方法、X 射线衍射和 X 射线光电子能谱对外层铋膜进行表征。我们所做的电极的优点是 利用循环伏安法得到铜铋合金过渡层，从而能使任何电极在外层镀铋膜的基底合 金层的状态一致，故能实现实验的重现性。稳定剂，润滑剂和光亮剂的加入大大 改善膜的形貌和稳定性。本实验做的电极的最大优点是稳定性好，大大能抗机械 磨蚀，并且预镀膜后能连续不间断使用，甚至在不同溶液中使用，其灵敏度不如 汞电极及惰性基底铋膜电极，这是因为铋膜较厚(300 nm) 的原因，但在现场检测 污染水中重金属离子镉和铅有很大的应用价值。 2. 类似的方法，我们制备了合金层过渡锑膜修饰铜电极，还是先通过循环 伏安法得到铜锑合金层，然后利用单电位阶跃计时电流法的技术在合金层外面镀 一层锑膜，并用扫描电子显微镜、X 射线光电子能谱和电化学方法对外层锑膜进 行表征。锑膜电极相对铋膜电极灵敏度有所提高。在低浓度范围逐次增加 1 µg/L ，从 1 µg/L-5 µg/L，5 µg/L-10 µg/L；高浓度范围逐次增加 10 µg/L，从 10 µg/L 直至 100µg/L，镉和铅的浓度与溶出峰电流具有良好的线性关系。此锑膜修饰电 极对镉和铅离子的测量在 1 至 5 µg/L 的相关性系数分别为 0.987 和 0.999，6 至 10µg/L 的相关性系数分别为0.995 和 0.999，10 至 100 µg/L 的相关性系数分别为 0.991 和 0.998 。连续测量7 次镉和铅的相对标准偏差分别为 2.8%和 5.2%，镉和 铅的检测限分别为 0.25 µg/L 和 0.08 µg/L 。总之，在分析应用中锑膜电极也显示 出很好的价值。 3. 另外，我们也制备了锑铋合金膜电极方波溶出伏安法检测重金属镉和铅。 考虑到研究较为广泛的铋膜和锑膜电极来代替汞电极，至今还没有利用二者的合 金膜进行分析应用。通过一系列的条件摸索，通过对比使用不同的基底电极铜电 极和玻碳电极，也得到一定的研究结果，对于镉和铅有方波溶出信号。 关键词：铋膜 锑膜 铜 方波溶出伏安 金属检测 IV Abstract Abstract A copper-based Cu-Bi(Sb)/Bi(Sb) composite film, which is consisted of a copper-bismuth/antimony alloy transitional layer and an outer layer electrodeposited bismuth/antimony film, was prepared on a copper substrate. The prepared composite film electrode exhibits low cost, easy fabrication, long term stability, low toxicity. The purpose of our work is to propose a methodology to fabricate a copper-based Cu-Bi(Sb)/Bi(Sb) composite film. The analytical application of the electrode was also estimated. Three main aspects were included in t