对硝基苯酚在PbS晶体修饰玻碳电极上的电化学行为

论文总字数：7875字

摘 要

本文以硫代乙酰胺和硝酸铅为实验原料通过水热反应合成PbS晶体，采用扫描电镜（SEM）及交流阻抗对合成的硫化铅材料进行了表征。以PbS修饰玻碳电极研究了扫描速率、pH、浓度对对硝基苯酚还原的影响，探讨了电流与浓度的关系。实验表明，PbS对对硝基苯酚具有明显的催化效果。

关键词：纳米PbS，对硝基苯酚，电化学行为

Abstract：The PbS crystals were synthesized using thioacetamide and lead nitrate by means of hydrothermal method, and the lead sulfide nanocrystals were characterized by scanning electron microscopy and AC impedance spectroscopy. The PbS crystal modified glassy carbon electrode was prepared. The influences of scanning rate, pH and concentration on the reduction of p-nitrophenol at the modified electrode were investigated, and the relationship between peak currents and concentration was also studied. The results show that PbS has obvious catalytic effect on p-nitrophenol.

Keywords：PbS crystals ,p-nitrophenol, electrochemical behavior

目 录

1 前言 3

2 实验部分 4

2.1 试剂 4

2.2 仪器 4

2.3 纳米PbS的合成 4

2.4 修饰电极的制备 5

3 结果与讨论 5

3.1 PbS电镜分析 5

3.2 PbS交流阻抗 6

3.3 PbS电催化性能 6

3.4 扫速与电流、峰电位关系 7

3.5 pH对峰电流、峰电位影响 8

3.6对硝基苯酚的电化学还原机理 9

3.7 电流与浓度关系 10

3.7.1 i-t关系 10

3.7.2 CV电流与浓度关系 11

3.7.3加标样品与浓度关系 14

结 论 15

参 考 文 献 16

致 谢 17

1. 前言

对硝基苯酚（又名4-硝基苯酚）常用作精细化工产品的中间体，可作为酸度指示剂、皮革防霉剂、医药和染料等的原料。对硝基苯酚在石化产品、橄榄油工厂、照相显影剂、钢铁、塑料、皮革、油漆、药品、炼油等工业废水中广泛存在，易富集、难以生物降解，是硝基苯酚类化合物中毒性较强的一种^[1,2]。作为美国环保局规定的优先控制污染物之一的对硝基苯酚，同样也在我国水体优先控制污染物黑名单中^[3,4]，对硝基酚由于高毒性和在人体内积累的能力被列为致癌污染物。人体经皮肤和呼吸道吸收对硝基苯酚后，将会呼吸困难高铁血色素症，严重的甚至会窒息而死。

开发简单、高灵敏度的方法来监测和检测环境中的对硝基苯酚是一项巨大的挑战。目前，检测对硝基苯酚的常见手段有紫外分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法及毛细管电泳法等。虽然这些传统技术在检测性能方面表现出色，但是它们仍然存在一些缺点：耗时的操作程序，复杂的专业操作，以及需要昂贵的仪器。随着检测方法的发展，电化学方法由于其成本低，操作简单，耗时少，检测限低，灵敏度高而被认为是最有前途的技术^[5]。伏安分析是一类基于待测物质在电解质溶液中发生氧化还原反应的定性和定量的仪器分析方法，其中修饰电极在整个分析过程中发挥关键作用，而修饰材料则是电极的“核心”^[6]。纳米材料由于其高活性的表面积和独特的结构，在电化学测定中受到了广泛的关注。为了提高分析灵敏度，许多纳米材料广泛用于修饰电极，包括氧化石墨烯、碳纳米管和石墨烯等碳材料，以及聚亚甲蓝、电聚合碱性藏红等有机聚合物。

由于硫化铅具有优异的光学和电学性质，硫化铅已被广泛研究。特别是纳米尺寸或微纳米级硫化铅因其独特的晶体结构而广泛应用于传感器、光催化、光学开关以及红外探测器等领域。最近，各种方法用于硫化铅微米/纳米晶体的合成，包括溶剂热法方法、化学气相沉积（CVD）方法、超声波法和电沉积法。水热反应是在密闭条件下，以水为溶剂（有时也部分参加反应），在一定的温度和压力下进行的合成反应，反应的活性及速率提高^[7]。水热合成硫化铅具有收率高、生产规模大、工艺简单、成本低、污染小、反应条件温和等优点，制得的颗粒形状及大小可控，因此水热反应已成为纳米硫化铅重要的合成方法^[8]。然而，纳米颗粒的形状和尺寸对其物理和化学性质具有很大影响，并且不仅受前体，而且受溶剂、反应温度、反应时间和添加的表面活性剂的控制。硫代乙酰胺通常在PbS的合成中用作硫的前体。纳米PbS材料的微观相貌不同，其性能也就不同。结构决定性质。目前为止已经合成了不同的PbS晶体，如量子点、纳米棒、星状和树突状PbS晶体^[9]。

由于硝基苯酚具有电化学活性，所以利用化学修饰电极测定邻硝基苯酚已有不少报道。本文以硝酸铅和硫代乙酰胺为原料通过水热法制备修饰电极所用材料纳米硫化铅，而后运用CHI660e化学工作站研究了扫描速率对CV的影响，以及浓度、pH对峰电流、峰电位的影响，探讨了硝基苯酚在硫化铅修饰玻碳电极上的电化学反应机理。

1. 实验部分

2.1 试剂

无水乙醇，硝酸铅，硫代乙酰胺，对硝基苯酚和磷酸二氢钠购自国药公司（中国北京）。所有试剂均为分析纯。去离子水。0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液（0.1mol Na₂HPO₄和0.1mol NaCl在1000mL的去离子水中溶解），并用1 mol.L^-1 HCl或1 mol.L^-1 NaOH调节所需的pH值。支持电解质：pH 8.0 0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液与等体积无水乙醇混合。

• 1. 仪器

所用仪器及用途如表1所示。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：7875字