壳聚糖修饰电极的研究及应用
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华中师范大学 硕士学位论文 壳聚糖修饰电极的研究及应用 姓名:姚鑫 申请学位级别:硕士 专业:分析化学 指导教师:陆光汉
2001.5.1
⑧
驴士学生1:丈
¨、If H‘.::、【、
摘要。
●
壳聚糖(Chitosan)的分子内既有亲水基团和疏水基团又有具有配位
fd
,乏
能力的--NH,,--OH,因此它不仅可以吸附金属离子,还可以吸附非金属
were studied for analytical application.We also studied the adsorption
isothermal line of bromide.A liner response was obtained in the concentration
range 3.2×10-6___6.4×J0’5 g/ml ofBr一,the regress equation is:y=一O.1】
物质,所以己被广泛的应用于食品工业、医药、农业、轻纺工业、材料等
方面。近年来,壳聚糖在电分析化学中的应用也越来越多。本文在前
人的研究基础上,制备了壳聚糖修饰电极,研究了其对金属及非金
属离子的作用。以壳聚糖为修饰剂,利用其良好的螯合、离子交换
以及吸附作用,大大地提高了电极反应的选择性、灵敏度,从而进
一步扩宽了壳聚糖在电分析化学中的应用。本文主要内容如下:
壳聚糖(Chitosan)的分子内既有亲水基团和疏水基团又有具有配位 能力的一NH:,一OH,因此它不仅可以吸附金属离子[1 8—27】,还可以 吸附非金属物质,象多氯联苯、蛋白质、核酸、卤素、植酸、邻苯二甲 酸128~321等;壳聚糖中的自由氨基可从溶液中结合H+成为壳聚糖带阳 电荷的聚电解质而溶解,所以可作为阳离子混凝剂用来处理废水f33— 351:壳聚糖来自天然虾、蟹壳,资源丰富,价格低廉,提取工艺操作简 单,成本低并且无毒、无色可生物降解,不会造成污染,因此在分析化 学中的应用很广泛;它还可用来回收淀粉[36】、蛋白质[37]等生物大分子 物质,并且在食品工业【38—39]、医药[40一42】、农业[43】、轻纺工业[44 —45]、材料[46—47]等方面也有很大的应用。
⑧ 徽 牡~ 一 一 一 论兰= content in ehemical regent and wastewater the results are satislactory.
一
3 CMGCE was used for the determination of SCN—for the first time.The
SCN一.while that of modified six times respectively for the same electrode iS
7 O%.The method was used to detect SCN—in saliva.
Key words:Chitosan
Iron
Chemical Modified Electrode
organicS,and also,chitosan Can be dissolved in weak acid,SO it be widely used.
Recently,there have some reports on its electroanalytical chemical application. On the basis of previously study,we have prepared the chitosan modified glassy
反应机理。在2×10-89/ml一3×10。g/ml范围内,峰电流与铁离子
的浓度具有线性关系,其线性方程为:Y=1.20+3.1143x,相关系数
为O.997,检出限为1×10-sg/ml。同一支电极,连续测定6次2×10
_79/ml的Fe”溶液,相对标准偏差为3.67%;同一支电极分别修饰
6次,测定2×10_79/ml的Fe”溶液,相对标准偏差为5.87%。本方 法可用于测定自来水及矿泉水中的总铁含量。
and the instability of Fe(C2042_)3”to l
determine the total Fe in the sample.The cyclic voltammetry and cathodic stripping voltammetry were used to study the electrochemical behaviour of Fe. The UV absorption cure was used to convict the formation of chitosanH+
Fen.This method Can be used to determine the total iron in tap water and
mineral water directly.
2.Chitosan-modified Glassy Carbon Electrode(CMGCE)was used for the
Fe(C2042-)3”.A liner response was found in the concentration range 2×1 0~
89/m卜3×10—79/ml Fe with a detection limit of 1×10~g/ml,the regress
equation iS Y=1.20+3.1143x f r=0.997).A relative standard deviation fR.S.D.1 of 3.67%was obtained for six determinations of 2×10…g/ml
⑧
3.用壳聚糖修饰电极首次测定了SCN一。分别用循环伏安法、阳 极吸附伏安法、计时库仑法研究了SCN一在修饰电极上的电化学行为 及其吸附特性。研究了电极的重现性和使用寿命。线性范围为:3.5
x 10_8 g/ml一9.3 x 10。g/ml的SCN一,检测限为1.9×10-sg/ml,其 回归方程为:y=2.501X+3.504,相关系数为r=0.998。同一支电极 连续测定6次4.47×10_79/ml的SCN一溶液,相对标准偏差为3.7%; 而同一支电极连续修饰6次测定4.47×1019/ml的SCN一溶液,相对 标准偏差为7.0%;本方法用于唾液样品中SCN一的测定,结果满意。
+1.1098x(r=0.998).In the solution of 1.6x 10一。g/ml Br一.the relative
standard deviation of six successive determination iS 6.06%.while that of
modified six times respectively for the same electrode iS 8.60%.The detection limit was found to be 9.6 X 10~g/m1.The method was used to detect bromide
carbon electrode(CMGCE)and studied its adsorbability of metaI and nonmetal. We have combined the good chelation,ion exchange,and adsorptive ability of chitosan and the high—selectivity of CMGCE.Thus further enlarged the application rang of chitosan on electroanalytical chemistry.The main content of
2.用壳聚糖修饰电极首次测定了阴离子Br一。用循环伏安法、
阴极溶出伏安法等电化学方法研究了其电化学行为,选择了最佳实
验条件,研究了Br一的吸附模式,并探讨了Br一在电极上的反应机
理。在3.2×10一一6 4×10。g/ml的范围内Br_的浓度与峰电流成正
比。其线性回归方程为:Y=一0.11+1.1098x,相关系数为O.998。
检测限为9.6×10~g/ml。同一支修饰电极连续测定6次1.6×10-59/ml
的Br~溶液,相对标准偏差为6.06%;而同一支电极,连续修饰6
次,测1.6×10_59/ml的溶液,相对标准偏差为8.60%。该方法可用
于化学试剂与废水中Br一的测定。
·本研究工作为湖北省自然科学基金资助项目(99J120)
g/ml of SCN.the regress equation is y=2.50lx+3.504(r20.998).The
detection limit was found to be 1.9×10一g/m1.The relative standard devimion
was found to be 3.7%for six successive determination of 4.64×1 0…g/ml
this thesis as follows:
1 A new method was developed for the determination of total Fe.During the experiment C2042_was used as complex agent,using its reductive affect
cyclic voltammetry,anodic adsorptive voltammetry and chronocoulometry were
used to study the electrochemical behaviour and adsorptive characters of SCN一. A liner response was obtained in the concentration range 3.5×10"8一--9.3×10“
1.用壳聚糖化学修饰电极测定了总铁。以C:O。2一为络合剂,并
利用其还原性和Fe(C:O。2-),3_对光的不稳定性,测定了样品中的总
铁含量。用循环伏安法、阴极溶出伏安法研究了Fe(C:O。2_),4一的
电化学行为,用紫外可见分光光度法验证了chitosanH+Fe(C,042--),4一的
形成,探讨了Fe(C,O。2一)34_在电极上的吸附模式并研究了电极的
determination of Br-for the first time.The measurement was carried out by
cathodic stripping voltammetry.The effects of several experimental parameters
Bromide
Thiocyanate
Voltammetry
⑧
第一章绪论
在电分析化学中,一般所用的电极如汞、贵金属和碳等,只有电子 授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上电子转移的速度较慢[1】, 为使电极能预定地、有选择性的进行反应,并提供更快的电子转移速度, 化学修饰电极应运而生。1973年Lane和Hubbard利用铂电极表面吸附 具有不同基团的烯属类化合物,使电极表面获得不同的功能团,制成了 第一只吸附性的修饰电极[2】,成为化学修饰电极的萌芽。1975年,Miller 和Murray分别报道了化学修饰电极的研制方法[3—4],标志着化学修饰 电极的正式间世。Murray等人首次命名了‘化学修饰电极’。随后,化学 修饰电极(Chemical Modified Electrode,CME)的发展越来越快[5—15】, 并成为具有较完整体系的研究领域,同时成为当前电化学、电分析化学 方面十分活跃的研究领域。化学修饰电极可以利用各种各样的有机物、 无机物、金属、聚合物和生物物质等物质的多种功能,在电极表面进行 修饰以达到提高选择性、灵敏度的目的,并可用于复杂情况下对多种信 息的需求[16—17]。
关键词:壳聚糖化学修饰电极伏安法铁溴硫氢酸根
国U 硕士学位 、『、o rI:R、I
Abstract
Chitosan has a high metal—chelating ability due to its amino groups and hydroxy groups.It can effectively adsorb not only metal ions but also various
2001.5.1
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驴士学生1:丈
¨、If H‘.::、【、
摘要。
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壳聚糖(Chitosan)的分子内既有亲水基团和疏水基团又有具有配位
fd
,乏
能力的--NH,,--OH,因此它不仅可以吸附金属离子,还可以吸附非金属
were studied for analytical application.We also studied the adsorption
isothermal line of bromide.A liner response was obtained in the concentration
range 3.2×10-6___6.4×J0’5 g/ml ofBr一,the regress equation is:y=一O.1】
物质,所以己被广泛的应用于食品工业、医药、农业、轻纺工业、材料等
方面。近年来,壳聚糖在电分析化学中的应用也越来越多。本文在前
人的研究基础上,制备了壳聚糖修饰电极,研究了其对金属及非金
属离子的作用。以壳聚糖为修饰剂,利用其良好的螯合、离子交换
以及吸附作用,大大地提高了电极反应的选择性、灵敏度,从而进
一步扩宽了壳聚糖在电分析化学中的应用。本文主要内容如下:
壳聚糖(Chitosan)的分子内既有亲水基团和疏水基团又有具有配位 能力的一NH:,一OH,因此它不仅可以吸附金属离子[1 8—27】,还可以 吸附非金属物质,象多氯联苯、蛋白质、核酸、卤素、植酸、邻苯二甲 酸128~321等;壳聚糖中的自由氨基可从溶液中结合H+成为壳聚糖带阳 电荷的聚电解质而溶解,所以可作为阳离子混凝剂用来处理废水f33— 351:壳聚糖来自天然虾、蟹壳,资源丰富,价格低廉,提取工艺操作简 单,成本低并且无毒、无色可生物降解,不会造成污染,因此在分析化 学中的应用很广泛;它还可用来回收淀粉[36】、蛋白质[37]等生物大分子 物质,并且在食品工业【38—39]、医药[40一42】、农业[43】、轻纺工业[44 —45]、材料[46—47]等方面也有很大的应用。
⑧ 徽 牡~ 一 一 一 论兰= content in ehemical regent and wastewater the results are satislactory.
一
3 CMGCE was used for the determination of SCN—for the first time.The
SCN一.while that of modified six times respectively for the same electrode iS
7 O%.The method was used to detect SCN—in saliva.
Key words:Chitosan
Iron
Chemical Modified Electrode
organicS,and also,chitosan Can be dissolved in weak acid,SO it be widely used.
Recently,there have some reports on its electroanalytical chemical application. On the basis of previously study,we have prepared the chitosan modified glassy
反应机理。在2×10-89/ml一3×10。g/ml范围内,峰电流与铁离子
的浓度具有线性关系,其线性方程为:Y=1.20+3.1143x,相关系数
为O.997,检出限为1×10-sg/ml。同一支电极,连续测定6次2×10
_79/ml的Fe”溶液,相对标准偏差为3.67%;同一支电极分别修饰
6次,测定2×10_79/ml的Fe”溶液,相对标准偏差为5.87%。本方 法可用于测定自来水及矿泉水中的总铁含量。
and the instability of Fe(C2042_)3”to l
determine the total Fe in the sample.The cyclic voltammetry and cathodic stripping voltammetry were used to study the electrochemical behaviour of Fe. The UV absorption cure was used to convict the formation of chitosanH+
Fen.This method Can be used to determine the total iron in tap water and
mineral water directly.
2.Chitosan-modified Glassy Carbon Electrode(CMGCE)was used for the
Fe(C2042-)3”.A liner response was found in the concentration range 2×1 0~
89/m卜3×10—79/ml Fe with a detection limit of 1×10~g/ml,the regress
equation iS Y=1.20+3.1143x f r=0.997).A relative standard deviation fR.S.D.1 of 3.67%was obtained for six determinations of 2×10…g/ml
⑧
3.用壳聚糖修饰电极首次测定了SCN一。分别用循环伏安法、阳 极吸附伏安法、计时库仑法研究了SCN一在修饰电极上的电化学行为 及其吸附特性。研究了电极的重现性和使用寿命。线性范围为:3.5
x 10_8 g/ml一9.3 x 10。g/ml的SCN一,检测限为1.9×10-sg/ml,其 回归方程为:y=2.501X+3.504,相关系数为r=0.998。同一支电极 连续测定6次4.47×10_79/ml的SCN一溶液,相对标准偏差为3.7%; 而同一支电极连续修饰6次测定4.47×1019/ml的SCN一溶液,相对 标准偏差为7.0%;本方法用于唾液样品中SCN一的测定,结果满意。
+1.1098x(r=0.998).In the solution of 1.6x 10一。g/ml Br一.the relative
standard deviation of six successive determination iS 6.06%.while that of
modified six times respectively for the same electrode iS 8.60%.The detection limit was found to be 9.6 X 10~g/m1.The method was used to detect bromide
carbon electrode(CMGCE)and studied its adsorbability of metaI and nonmetal. We have combined the good chelation,ion exchange,and adsorptive ability of chitosan and the high—selectivity of CMGCE.Thus further enlarged the application rang of chitosan on electroanalytical chemistry.The main content of
2.用壳聚糖修饰电极首次测定了阴离子Br一。用循环伏安法、
阴极溶出伏安法等电化学方法研究了其电化学行为,选择了最佳实
验条件,研究了Br一的吸附模式,并探讨了Br一在电极上的反应机
理。在3.2×10一一6 4×10。g/ml的范围内Br_的浓度与峰电流成正
比。其线性回归方程为:Y=一0.11+1.1098x,相关系数为O.998。
检测限为9.6×10~g/ml。同一支修饰电极连续测定6次1.6×10-59/ml
的Br~溶液,相对标准偏差为6.06%;而同一支电极,连续修饰6
次,测1.6×10_59/ml的溶液,相对标准偏差为8.60%。该方法可用
于化学试剂与废水中Br一的测定。
·本研究工作为湖北省自然科学基金资助项目(99J120)
g/ml of SCN.the regress equation is y=2.50lx+3.504(r20.998).The
detection limit was found to be 1.9×10一g/m1.The relative standard devimion
was found to be 3.7%for six successive determination of 4.64×1 0…g/ml
this thesis as follows:
1 A new method was developed for the determination of total Fe.During the experiment C2042_was used as complex agent,using its reductive affect
cyclic voltammetry,anodic adsorptive voltammetry and chronocoulometry were
used to study the electrochemical behaviour and adsorptive characters of SCN一. A liner response was obtained in the concentration range 3.5×10"8一--9.3×10“
1.用壳聚糖化学修饰电极测定了总铁。以C:O。2一为络合剂,并
利用其还原性和Fe(C:O。2-),3_对光的不稳定性,测定了样品中的总
铁含量。用循环伏安法、阴极溶出伏安法研究了Fe(C:O。2_),4一的
电化学行为,用紫外可见分光光度法验证了chitosanH+Fe(C,042--),4一的
形成,探讨了Fe(C,O。2一)34_在电极上的吸附模式并研究了电极的
determination of Br-for the first time.The measurement was carried out by
cathodic stripping voltammetry.The effects of several experimental parameters
Bromide
Thiocyanate
Voltammetry
⑧
第一章绪论
在电分析化学中,一般所用的电极如汞、贵金属和碳等,只有电子 授受的单一作用,溶液中大多数离子在电极上电子转移的速度较慢[1】, 为使电极能预定地、有选择性的进行反应,并提供更快的电子转移速度, 化学修饰电极应运而生。1973年Lane和Hubbard利用铂电极表面吸附 具有不同基团的烯属类化合物,使电极表面获得不同的功能团,制成了 第一只吸附性的修饰电极[2】,成为化学修饰电极的萌芽。1975年,Miller 和Murray分别报道了化学修饰电极的研制方法[3—4],标志着化学修饰 电极的正式间世。Murray等人首次命名了‘化学修饰电极’。随后,化学 修饰电极(Chemical Modified Electrode,CME)的发展越来越快[5—15】, 并成为具有较完整体系的研究领域,同时成为当前电化学、电分析化学 方面十分活跃的研究领域。化学修饰电极可以利用各种各样的有机物、 无机物、金属、聚合物和生物物质等物质的多种功能,在电极表面进行 修饰以达到提高选择性、灵敏度的目的,并可用于复杂情况下对多种信 息的需求[16—17]。
关键词:壳聚糖化学修饰电极伏安法铁溴硫氢酸根
国U 硕士学位 、『、o rI:R、I
Abstract
Chitosan has a high metal—chelating ability due to its amino groups and hydroxy groups.It can effectively adsorb not only metal ions but also various