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电化学检测技术在离子色谱分析中的应用研究

徐继明

  离子色谱(IC)分析法因其具有快速、方便、选择性好、灵敏度高和能实现多组分的同时分离等特点,是近年来发展速度较快的分析方法之一。目前,该分析方法已广泛应用于环境、农业、工业、生物、药物、食品、临床等各个方面,是测定很多无机离子尤其是阴离子的有效方法。近二十多年来,人们对生活质量的要求越来越高,对环境的监测,某些病理的形成、疾病的诊断和防治等问题亦日趋重视,而离子色谱分析法也是解决这些问题的有效手段。本文以电化学检测在离子色谱的应用研究为切入点,建立了多种离子色谱分离电化学检测的新方法,内容主要包括:1)首先将纳米材料功能化,然后再将功能化的纳米材料运用到离子色谱电化学检测过程中,研究了某些可氧化的阴离子和氨基酸在该检测器上的电化学行为,并对该检测器在电催化氧化过程中的机理进行了探讨,为纳米材料的研究和应用提供了新的思路。2)利用某些聚合膜在氧化还原过程中需要阴或阳离子掺杂的机理,通过电化学沉积的方法,在工作电极表面分别修饰上Nafion-铁氰化钴和聚邻苯二胺膜,并研究了这些电极在有阳或阴离子掺杂的条件下的电化学行为,然后再将此修饰电极和离子色谱联用,分别检测某些电活性的阳离子和有机酸,为非电活性物质的分离和检测开辟了新的方法。3)用单柱离子色谱的方法,在15min内实现了9种金属离子的分离,从理论上探讨了流动相的组成和浓度的变化对这些金属离子保留时间的影响,建立了一套单柱离子色谱分离电导检测分析多价金属阳离子的新方法。4)将我们所建立的离子色谱分离和电化学检测方法运用于雨水、环境水样、某些生物样品以及红葡萄酒中的物种分析,测定的结果表明所建立的方法可行,可靠。这些方法的建立为环境检测、临床诊断和食品分析提供了有价值的方法和手段。本文内容主要分为四个部分,下面对这四部分的内容进行简要概述。第一部分 绪论部分在这一部分,作者对离子色谱的产生、发展等方面进行了简要的回顾。离子色2003年度申请博士学位论文摘要部分谱作为一种独立的分离分析方法,在许多领域已得到了广泛的应用。目前,离子色谱分析法已形成了许多各具特色的独立的分支,在实际运用过程中可以根据需要选择性使用。和PHLC一样,Ic也有多种检测方法,其中,电化学检测法是根据电化学原理和物质的电化学性质进行检测的,是IC重要的检测方法之一。自1974年第一台商品化的液相色谱电化学检测器出现后,电化学检测在其它领域的应用也得到了发展。目前,电化学检测器已在生物、医学、食品、环境等领域获得广泛地应用。电化学检测法主要包括电导检测和安培检测,前者是以溶液的电阻的变化为依据,后者是以测量电解电流的大小为基础的。电导检测具有死体积小,线性范围宽和操作方便等特点,在离子色谱分析过程中有其独特的运用。电化学安培检测法具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等特点,在复杂样品尤其是对生物样品的分析应用十分广泛。安培检测器的工作电极经过特定的方法修饰后,某些没有电活性的成分在电极上会有很好的响应,那些电活性成分在电极经过修饰后,方法的灵敏度和检测限会得到进一步地改善。在该部分,作者对离子色谱的检测方法尤其是电化学检测方法进行了详细地归纳和总结。最后对离子色谱的最新进展,离子色谱分析过程中的样品预处理技术和离子色谱在环境、生物样品和饮料分析应用还进行了概述。第二部分离子色谱电化学检测在环境分析中的应用研究该部分包括论文的第二和第三章。离子色谱在环境分析中所用的检测方法通常为电导检测法。在本论文中,我们建立了用安培检测法测定水样中的非电活性离子和电活性离子新方法,为离子色谱在环境分析中的应用提供了新的思路。在第二章,我们将处理过的玻碳电极置于在含有钾离子、钻离子(II)和六氰合铁(IID离子的修饰液中,于电位0.0一+l .ov范围内循环扫描(相对于饱和甘汞电极),在玻碳电极上电沉积制备形成多核的铁氰化钻薄层。在扫描过程中,匡ell气CN’)扩一离子和它的还原态离子『ell(C均6广与coZ漓子作用,在电极表面上生成混合价态的覆盖物。再在电极表面涂盖N抓。n溶液,使Nafion一铁氰化钻困afi。川C。一CN一Fe)修饰电极表现出更好的稳定性。循环伏安试验表明非电活性阳离子的存在对Nafio可C介CN一Fe修饰电极的催化氧化具有促进作用。在离子交换色谱电化学检测中,Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+和NH4+等阳离子在这种化学修饰电极上具有良好且稳定的电流响应。其II2003年度申请博士学位论文摘要部分线性范围均超过两个数量级,以3倍信噪比计算检出限,分别为Li+:9.2、10一6 molL一l,Na+:3 .4 x 10一6 molL一,,K+:6.3/10一7 mol L.,,助+:7.5、10一,molL一,,es+:6.2/10一,mol L.,,NH4+:6.2 X 10’6 molL一l。该方法用于雨水中阳离子的测定,结果与电导检测法完全一致。当前,纳米材料的开发研究异常火爆,纳米材料的许多独特的性质正逐渐为人们所了解和运用。在第三章,我们首先将多壁碳纳米管梭基化得到梭基化的多……   
[关键词]:离子交换色谱;离子排斥色谱;电化学检测;化学修饰电极;雨水;河水;血液;血浆;血清;红葡萄酒
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:华东师范大学2003年