铋基合金电化学传感器用于海水中铁的形态分析研究

Iron plays an important role in marine biogeochemical cycles. It is essential to timely analyze the contents of various speciation of iron in seawater for understanding the iron circle mechanism and preventing pollution of the marine environment. For the on-line sensitive determination of various speciation of iron in seawater, it is the first time to fabricate bismuth-based alloy electrochemical sensors in this project. The catalytic adsorptive stripping response mechanism and the effective methods to improve the detection sensitivity, reduce the interference of electro-active ions and eliminate the seawater matrix effect will be discussed in detail. The selectivity of the electrochemical sensor may be improved by using the proper complexing agent with strong complexation to the iron. The detection limit may be reduced by using the proper oxidant, which can rapid catalytic oxidize of the intermediate state of complexation product. The stability of the sensor may be improved by using the alloy materials. The speciation analysis of iron in seawater can be realized by integrating the sample pre-treatment technology, flow injection technology, on-line digestion technology and electrochemical determination technology. This project has important theoretical and methodological innovation in construction of novel electrochemical sensor and on-line fast determination of speciation of iron in seawater. More importantly, the project will provide technical support for the establishment of marine environment monitoring system.

铁在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用。及时分析海水中不同形态铁的含量，对于提高铁循环机制认识和有效防范海洋环境污染至关重要。本项目将针对海水中不同形态铁的在线快速灵敏分析检测需求，首次构建铋基合金电化学传感器，深入探讨其对不同形态铁的催化吸附溶出响应机理，并对提高检测灵敏度、抑制干扰离子影响和消除海水基体效应等问题进行系统研究。采用与铁离子具有强络合作用的络合剂，提高传感器的选择性；采用氧化能力强的氧化剂，快速催化氧化中间态络合产物，降低传感器的检测限；利用铋基合金材料特性，提高传感器的稳定性；通过集成样品前处理技术、流动注射技术、在线消解技术和电化学检测技术，提高体系的分析速度和检测效率，实现海水中铁的形态分析检测。本项目在合金电化学传感器构建和海水不同形态铁的在线快速检测方面具有重要的理论和方法创新，将为海洋环境监测体系的建立提供技术支撑。

铁在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用。及时分析海水中不同形态铁的含量，对于提高铁循环机制认识和有效防范海洋环境污染至关重要。本项目针对海水中不同形态铁的在线快速灵敏分析检测需求，深入探讨其对不同形态铁的催化吸附溶出响应机理，并对提高检测灵敏度、抑制干扰离子影响和消除海水基体效应等问题进行系统研究。在新型功能电极构建方面，我们建立了一系列包括锡铋合金电极、铋基修饰电极及各种新型纳米复合材料修饰电极等，通过使用催化溶出伏安法，并结合筛选的络合剂，引入催化剂，成功应用于海岸带水体中Fe(III)的灵敏检测；其次，为了进一步提高我们对Fe(III)/Fe(II)在海水中的相互转化的认识，我们构建了纳米碳化钛-全氟磺酸/铂纳米花修饰电极，并引入Fe(II)的特异性络合剂2,2’-联吡啶，实现了海岸带水体中Fe(II)的高灵敏检测。最后，我们发展了一种适用于近岸海水中五种不同形态铁（总活性铁、活性三价铁、活性二价铁、溶解态总铁和有机络合态铁）的测定方法。此外，我们还制备了一些性能优越材料的用于电极制备，在其它重金属检测方面取得较大进展。本项目在合金电化学传感器构建和海水不同形态铁的在线快速检测方面具有重要的理论和方法创新，将为海洋环境监测体系的建立提供技术支撑。