基于氧化碳纤维纸的亚硝酸盐电化学传感器的构建

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangzzxb
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
农业化肥和食品添加剂过度使用导致的亚硝酸盐污染,对生态环境和公众健康造成了严重的危害。人体若摄入少量亚硝酸盐可能导致急性中毒,若接触过量可致癌甚至死亡。因此,准确、定量监测食品中亚硝酸盐浓度对保证食品质量安全以及维护人体健康有重要意义。与传统检测方法相比,亚硝酸盐电化学传感因其操作简单、灵敏度高、分析速度快,以及可以实现小型化现场分析等优势,受到人们广泛的关注。商业碳纤维纸(CFP)因其良好的导电性、大的比表面积、高的稳定性以及对环境友好的特性,在电分析领域应用广泛。本论文通过简单的退火氧化方法,构建了一种基于氧化碳纤维纸(OCFP)的电化学传感器,实现了在矿物质水和香肠中亚硝酸盐的快速、准确检测。主要研究内容及结果如下:(1)OCFP电极的制备及表征。在退火氧化温度及时间的调控下,合成了不同的OCFP电极材料,并通过多种表征手段,对其进行探究。场发射扫描电子显微镜(SEM)结果显示CFP和OCFP是由直径均为7.2μm左右的碳纤维交织而成的三维(3D)网状结构,其材料表面粗糙度随着氧化程度的增加而增大。X-射线衍射光谱(XRD)表明制备的OCFP样品拥有碳组分完整的晶体特征。拉曼光谱显示OCFP的ID/IG强度远高于CFP,证明退火氧化可以提高材料表面缺陷边缘/平面位点。X-射线光电子能谱(XPS)结果说明氧化可以提高材料氧元素含量,引入更多的含氧官能团。通过对OCFP进行亚甲基蓝(MB)吸附,证明了OCFP具有更大的吸附表面积。接触角试验表明氧化过程提高了OCFP的亲水性,有助于亚硝酸盐离子在电极表面的传质。(2)OCFP电极的电化学性能研究。结果表明,OCFP电极的亚硝酸盐催化氧化活性较高,证明退火处理可以增加活性位点及比表面积,从而提高亚硝酸盐电催化氧化性能。通过探究电解液p H、浓度及施加电压对OCFP电催化氧化亚硝酸盐性能的影响,得到了检测体系的最优条件。对体系不同扫速下的测试结果进行分析,说明亚硝酸盐的氧化反应是扩散控制过程。通过I-T曲线法对不同合成条件下的OCFP电极进行测试,得到OCFP退火的最佳合成条件为500℃、2 h。(3)基于OCFP的亚硝酸盐电化学传感器的构建。I-T曲线试验结果表明,OCFP相较于CFP有着更优异的传感性能,检测下限为0.1μM,检测限(LOD)为0.07μM,线性响应浓度范围为0.1~3838.5μM,响应时间为1 s,灵敏度为930.4μA m M-1 cm-2。这些性能值可以媲美甚至优于大多数报道的基于贵金属或过渡金属的亚硝酸盐传感器。选择性试验证实了该传感器对大多数电活性离子均具有较强的抗干扰能力。此外,通过选择相应的检测方法,可以排除不同干扰物对亚硝酸盐检测的影响。同时,该传感器具有良好的稳定性、可重复性,以及在食品样品中可靠的分析性能,拥有较好的实际应用价值。
其他文献
民为国本,食为民天。对于民众来说,食品安全的重要性是不容置疑的。农村食品安全的特殊性和监督管理的复杂性常常使农村食品安全监管落后于城市。研究农村食品安全监管对转变农村食品安全形势、保障农村居民身体健康、推进乡村振兴战略均有重大意义。本文以陕西省L县为调查样本,以农村食品安全监管为研究内容,实地调查并走访了L县农村食品经营单位,深入了解了L县农村食品安全监管的现状,对L县农业局、卫健局、市场监管局等
基于同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)的导航是机器人领域的研究热点,其中SLAM是机器人在导航中定位自身和构建环境地图的一种精确有效的方法。为提高室内导航的精度和人机交互可视化,针对传统SLAM在室内导航中精度和实时性较低等问题,提出了基于生物激励神经网络(Biological Inspired Neural Network,BI
陕西省是我国葡萄生产的优生区,近年来,陕西省葡萄种植业蓬勃发展,然而随着葡萄种植面积的不断扩大,葡萄产业受自然灾害的影响也随之加剧,很长时间以来,管理人员大多只重视旱灾发生后的补救措施,在旱灾发生前对旱灾发生的风险进行评估有着重要的实际意义。土壤湿度是农业干旱最主要的监测指标,客观、及时的土壤湿度信息是了解葡萄园区干旱的程度和分布状况、采取应对措施的重要前提条件,有利于增加葡萄的产量,而如何选择合
随着摩尔定律的发展,处理器进入了多核时代。串行程序的并行化迎来了全新的挑战,传统的并行技术需要确保不同的并行线程之间不存在依赖关系,并行策略比较保守,在程序加速方面遇到瓶颈。线程级推测(TLS)作为一种自动化并行技术,以一种激进地方式挖掘程序在运行时的内在并行性,它将具有数据依赖性的串行程序划分为多线程程序,并在多核平台上并行执行。然而,现有的TLS模型会产生额外的开销,甚至在频繁地违反数据依赖关
随着机器人技术的发展,采摘机器人在农业中具有巨大的发展潜力,然而要完成无损采摘对目前的采摘机器人仍具有很大的挑战性,而人手是非常灵巧的,人手5个手指在相互协调下可以完成复杂的抓握任务,因此,为了进一步提高采摘机器人的采摘性能,应深入理解人手在采摘果实时的抓握行为。本文主要从以下三个方面展开:(1)为了获取人手采摘番茄果实时人手与果实的接触力分布情况,本文首先设计了一种可穿戴式16路压力数据采集手套
日光温室是我国自主研发的设施农业类型,近年来,日光温室秉持着绿色、富农的发展原则,正逐步扩大其使用面积,但由于多方面原因,我国日光温室的发展仍较为缓慢。随着时代的发展,人们对科技、生活、物质等的需求也在逐步增长,农业的发展永远是民生生活必不能忽视的问题。最同民众贴合的设施农业领域,其相应的发展也在逐步向高效率、高质量、低成本的方向靠近,但对于日光温室工程造价领域的研究却仍为空白。本论文结合自身所学
由于气象监测站点与农业园区存在空间和海拔上的差异,这对气象数据的预测效果和预测范围产生了一定的影响,园区中的短时区域性空气温湿度的预测准确度难以提高,此类问题仍然制约着各地区农业生产水平的发展。深度学习算法是近年来用于气象预测问题的有效方法,但是独立的深度学习预测模型难以达到组合模型的稳定和高精度的预测效果。针对以上问题,本文以试验示范站采集的气象数据为研究对象,研究了基于深度学习的区域性空气温湿
在当前社会发展的背景下,由重金属引起的环境危害以及食品安全问题引起人们的广泛关注。传统的处理方式可能具有一定的局限性和不合理性,影响重金属检测结果的准确性,无法准确反映食品以及环境中重金属的真实情况,因此借助新技术高效准确地检测环境中潜在的重金属是食品安全评价和控制的必要前提。本研究以发光金属有机框架(LMOFs)为基础,重金属污染物铜和镉为研究对象,设计制备了两种多功能传感器并探究其检测机理及应
遗传算法(GA)和BP神经网络是广泛应用的两种优化算法,但均存在着一定的不足,遗传算法的局部搜索能力有所欠缺,存在早熟收敛的风险;而BP神经网络内部结构单一,容易操作,但是收敛过程较慢,并且很容易在多层网络中陷入局部最优。遗传算法-反向传播神经网络(GA-BP)算法充分利用了遗传算法和BP神经网络的优点,克服两种算法的不足,已达到较好的优化效果,已经被广泛应用到实际问题中,但该算法同样具有收敛速度
近些年来在畜牧业养殖领域,利用深度学习方法完成目标检测、目标跟踪(例如奶山羊目标跟踪)进而实现智能化畜牧养殖管理逐渐成为一种潮流。但深度学习在训练网络时往往需要大量的训练图像,否则会出现网络泛化能力弱、鲁棒性差等问题。而针对现有的奶山羊训练图像数量不足的问题,本文以西北农林科技大学畜牧教学基地采集到的五类奶山羊图像为训练数据集,利用半监督式的对抗神经网络,通过在训练过程中引入训练标签,来生成指定类