Page 51 - 《精细化工》2022年第5期

第 39 卷第 5 期 精 细 化 工 Vol.39, No.5
2022 年 5 月 FINE CHEMICALS May 2022

功能材料
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基于 PANI/EG 层间复合材料的 Cd 电化学传感器

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阚 侃，王 珏，付 东，宫海楠，于 倩，张晓臣
（黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江 哈尔滨 150000）

摘要：以电化学氧化法制备的膨胀石墨（EG）为碳骨架，采用真空插层辅助原位氧化聚合法，使多孔塔尖状的
聚苯胺（PANI）有序包覆生长在 EG 的石墨片层表面，构建了 PANI/EG 层间复合材料。采用 SEM、TEM、XRD、
FTIR、Raman、XPS 和 BET 对 PANI/EG 层间复合材料的结构和组成进行了表征。以 PANI/EG 层间复合材料修
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饰玻碳电极，采用方波阳极溶出伏安法对 Cd 进行检测，通过循环伏安法（CV）和 EIS 测试修饰电极的电化学
行为。结果表明，PANI/EG 层间复合材料呈层状分级空间结构。EG 含量为 12%（以苯胺质量为基准，下同）
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的 PANI/EG12 修饰电极对痕量 Cd 检测的敏感度为 7.814 A/(mol/L)，检测极限为 3.24 nmol/L，检测范围为
0.25~6.0 μmol/L，重复性及抗干扰性良好。
关键词：聚苯胺；膨胀石墨；重金属离子；镉离子；电化学传感器；功能材料
中图分类号：O657.1；O661.1；TB332 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2022) 05-0905-10

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Electrochemical sensor of Cd based on PANI/EG
interlaminar composites

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KAN Kan, WANG Jue, FU Dong, GONG Hainan, YU Qian, ZHANG Xiaochen
(Institute of Advanced Technology, Heilongjiang Academy of Sciences, Harbin 150000, Heilongjiang, China)

Abstract: Using expanded graphite (EG) prepared by electrochemical oxidation method as carbon
framework, porous tower-like polyaniline (PANI) was orderly coated on the surface of EG sheets to
construct PANI/EG interlaminar composites via vacuum-assisted intercalation in-situ oxidation polymerization
method. The structure and composition of PANI/EG composites were characterized by SEM, TEM, XRD,
FTIR, Raman, XPS and BET. The glassy carbon electrode was modified by PANI/EG interlaminar composites,
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and Cd was detected by square wave anodic stripping voltammetry. The electrochemical behavior of the
modified electrodes was measured by CV and EIS. The results showed that PANI/EG interlaminar composites
exhibited a layered hierarchical structure. The electrode modified by PANI/EG12 containing EG content of
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12% (based on the mass of aniline, the same below) was employed for Cd electrochemical detection. The
sensitivity was 7.814 A/(mol/L), the limit of detection was 3.24 nmol/L and the linear range was 0.25~6.0
μmol/L. The sensor had good repeatability and anti-interference.
Key words: polyaniline; expanded graphite; heavy metal ions; cadmium ion; electrochemical sensor;
functional materials

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[3]
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镉离子（Cd ）由于无法被生物降解，所以可以 0.01 mg/L 。中国国标规定饮用水中 Cd 最高限量值为
[4]
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通过多种途径在人体器官中富集，成为致病性重金属 44.5 nmol/L 。因此，对水体中 Cd 的原位快速定量
[1]
离子（HMIs） 。源自冶炼、电池、电镀和染料等工 检测至关重要。
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业废水中的 Cd 溶解度极高且具有隐蔽性，长期存在 电化学传感器是通过测量电极表面 HMIs 氧化
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于整个生态环境并不断累积，造成环境污染 。世界 还原反应的电流变化，实现对 HMIs 痕量检测的装
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[5]
卫 生 组织规定饮 用水中 Cd 质量浓 度不超过 置 。电化学传感器的灵敏度高、检测范围宽，操

收稿日期：2021-08-25; 定用日期：2021-12-07; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210865
基金项目：黑龙江省自然科学基金（LH2019B030）；黑龙江省科学院青年创新基金（CXJQ2020GJS01）
作者简介：阚 侃（1984—），女，副研究员，博士，E-mail：kankan.has@foxmail.com。联系人：张晓臣（1968—），男，研究员级
高级工程师，E-mail：13946165731@163.com。