全文总字数：3267字

1. 研究目的与意义及国内外研究现状

发展一种或一系列cu纳米颗粒的可控制备的方法，通过制备新颖的有机配体或者通过金属核心与配体连接方式上的改变，得到相应功能化的、分散性单一的cu金属纳米颗粒，通过合成方法上的创新丰富金属纳米簇的种类及研究范围。研究cu纳米颗粒及相应的复合物修饰电极对水溶液中苯酚类有机污染物的传感与检测，揭示cu纳米颗粒在电化学传感中的应用规律，对水体痕量有机污染物的检测和分析起到着促进作用，也能够为器件化和实用化奠定良好的实验基础。

国内外研究现状

随着工业化程度的增加，环境污染问题已引起了国家的高度重视。有机污染物是常见的水体污染物，毒性强且难被生物降解，而苯酚类有机污染物已经被列为了危险污染物^[1,2]。焦化厂、煤气厂、煤气发生站产生大量含酚废水，酚浓度达1000～3000 毫克/升，石油炼制厂、页岩炼油厂、木材防腐厂、木材干馏厂，以及用酚作原料或合成酚的各种工业，如树脂、合成纤维、染料、医药、香料、农药、炸药、玻璃纤维、油漆、消毒剂、上浮剂、化学试剂等工业生产过程中都可产生不同数量和性质的含酚废水^[3-4]。含酚废水不经处理排入水体，会危害水生生物的繁殖和生存。水体含酚0.1～0.2毫克/升，鱼肉就有酚味；含酚1毫克/升,会影响鱼产卵和回游,含酚5～10毫克/升，鱼类就会大量死亡。饮用水含酚，能影响人体健康。即使酚浓度只有0.002毫克/升，用氯消毒也会产生氯酚恶臭。农作物经高浓度含酚废水灌溉，会枯萎死亡^[5]。因而其浓度的测定对环境监测具有重要意义。

传统的光谱法和色谱法用来分析有机污染的含量，费用高，检测时间长，步骤多，过程复杂，往往还需要对样品进行预处理，造成样品流失。电化学传感，因其灵敏度高、价格低廉、自动化程度高和易微型化等特点，是一种极具发展前景的检测方法^[6]。但是制约因素来自于对于修饰电极的稳定性和活性。金属纳米颗粒由于性能可控、比表面积大、分散性单一，在电化学传感中有着重要应用。例如有报道二茂铁基团保护的金纳米颗粒可以识别h₂po₄^-和atp^2-离子，甚至可以在常见阴离子cl^-和hso₄^-共存条件下进行电化学滴定^[7]。用羟基乙二胺保护的ag纳米颗粒复合物修饰电极可以用来识别葡萄糖分子，进而应用在血糖检测中^[8]。羧基聚酰胺保护的au纳米颗粒电极具有超高灵敏度，可以在溶液中检测0.05 mm浓度的痕量葡萄糖分子^[9]。金纳米颗粒与半导体量子点的复合传感阵列更是被应用在癌细胞的识别与检测中^[10]。

电化学传感和识别的关键在于功能性有机配体保护与协同作用下的核心金属与待检测分子的反应灵敏性，气体有机物传感相对研究比较多，水体环境下由于溶剂和其它共存分子的干扰而使得有机物的检测相对困难，目前文献报道还不多见。基于本体cu金属优良的催化活性和配位能力，本项目从过渡金属cu纳米颗粒的制备入手，将其修饰在电极表面，进行水体环境下痕量苯酚类有机分子的检测与分析。

2. 研究的基本内容

（1）cu金属纳米颗粒的制备

金属纳米颗粒是量子尺寸效应的集中体现，而金属纳米颗粒的性质是由金属核心、外层保护的有机配体、以及金属和配体之间的连接方式综合表现的结果。功能化、分散单一的cu金属纳米颗粒的可控制备为本项目的基础。拟开展以下实验内容：发展温和的还原方式制备cu金属纳米颗粒。金属核心的生成速度以及配体与金属核心的比例关系对于核心金属的尺寸具有决定作用，因而发展温和的还原方式，来降低金属核心的还原速度，同时改变配体比例，促进粒径窄分散单一的cu金属纳米颗粒的形成。由于量子尺寸效应和表面效应的影响，金属纳米颗粒的复合材料可以表现出优越于单一金属纳米颗粒的性能，进行cu金属纳米颗粒与c纳米材料或ti、cd等纳米材料复合物修饰电极的构建。

（2）水体苯酚类有机分子的检测

3. 实施方案、进度安排及预期效果

2018年3月-2018年4月：重点阅读有关制备cu纳米颗粒的文献资料。并进行cu纳米颗粒的合成，反应条件的摸索：如采用温和的还原条件，如在冰水浴中用nabh₄还原，改变配体与金属核心的摩尔比例等。对合成好的样品进行分液、洗涤、离心、旋蒸等后续处理，已获得纯样品

2018年4月-2018年5月：进行cu纳米颗粒的相关表征，采用紫外可见光谱、红外光谱、分子荧光谱、核磁共振谱、maldi质谱、x射线光电子能谱、spm、热重、电化学等仪器考察其结构、光学、物理及化学性质。选取粒径窄分散性单一的cu纳米颗粒与c纳米材料以及一些半导体纳米材料进行复合，制备cu纳米颗粒复合物电极。进行电化学传感实验：利用微分脉冲伏安法、循环伏安法等电化学方法测定水溶液中的苯酚类有机分子。考察检测的浓度下限，建立传感的线性相应范围，和相关参数优化，如富集电位、响应时间、溶液ph等。

4. 参考文献

[1] 李皓月, 高璟, 刘有智. 苯酚在Ti/IrO2-Ta2O5电极上的电化学反应[J]. 含能材料, 2016, 24(3):289-294.[2] 蔡佳兴. 电化学法苯酚废水处理与资源化利用研究[D]. 北京化工大学, 2012.[3] 殷焕顺. 纳米材料修饰电极对土壤及水中酚类污染物的检测研究[D]. 山东农业大学, 2012.[4] 何琼, 常艳兵, 张承聪. 双酚A在多壁碳纳米修饰电极上电化学性质及其测定研究[J]. 云南大学学报:自然科学版, 2004, 26(1):70-74.[5] 文瑾. 表面修饰纳米铜颗粒的制备及其摩擦学性能研究[D]. 中南大学, 2011.[6] Luo Y, Luo Y. Preparation of water-soluble, well-stable noble metal nanoparticles in the presence of 2-mercapto-5-benzimidazolesulfonic acid sodium[J]. Materials Letters, 2008, 62(21):3758-3760.[7]Eastman J A, Choi S U S, Li S, et al. Anomalously increased effective thermal conductivities of ethylene glycol-based nanofluids containing copper nanoparticles[J]. Applied Physics Letters, 2001, 78(6):718-720.[8] Ruparelia J P, Chatterjee A K, Duttagupta S P, et al. Strain specificity in antimicrobial activity of silver and copper nanoparticles[J]. Acta Biomaterialia, 2008, 4(3):707-716.[9] 钟洪辉. 电化学分析法[M]. 重庆大学出版社, 1991.[10] Henkens R W, Zhao J, ODaly J P. Electrochemical analysis:, US 5334296 A[P]. 1994.