应用化学专业科研训练(毕业设计预研报告书)及翻译模板20160620

1/4西北农林科技大学理学院科研训练预研报告书题目微电极阵列表面的羧基功能化及其在环境监测方面的应用专业应用化学年级班级2010级3班学号姓名指导教师时间2/4科研训练预研报告书应用化学131班****①选题的目的和依据;②国内外的研究现状;③研究内容；④研究技术和方案；⑤预期研究结果；预期研究结论和研究意义；参考文献；（不少于25篇，其中英文不少于12篇）一、选题目的和依据羧基功能化微电极阵列具有灵敏度高、测量结果可靠、双电层充电电流低、电极表面pH值稳定和操作难度小等优点，在实现废水水样中儿茶酚和氢醌等污染物的现场检测方面，具有重要的研究和应用价值。本研究以聚苯乙烯膜为模板，电沉积金制备球腔型微电极阵列，并将富含羧基的凝胶颗粒修饰到电极内部构建电极，运用循环伏安法研究儿茶酚在电极表面直接电催化行为，为其羧基功能化修饰电极在环境监测等方面应用提供理论指导和数据支持。二、国内外研究现状微电极阵列[3]集多个微电极于一起，既克服了单个微电极电流响应信号小和易受干扰的缺点，又极大的提高了测量的灵敏度、测量的准确性、降低了双电层充电电流以及操作难度，从20世纪80年代诞生起就受到了人们的广泛关注[1]。微电极阵列的扩散形式与相邻两单元电极的间距、扩散时间和电位扫描速率。夏华兴[5]等用类似的方法制备了金球腔型阵列电极，研究了血红蛋白(Hb)的直接电化学行为。尹凡等[6]等以PS微球阵列为模板,采用溶胶-凝胶法在ITO电极上制备了SiO2球腔阵列，并将Hb吸附在电极上制备了电流型H2O2生物传感器。以上研究结果均显示，球腔型微电极阵列其特殊的网状结构，能有效提高电极表面电活性物质的负载量，并且球腔阵列所具有的微电极特性极大改善了电活性物质在电极表面的传质过程，提高了电流信号的信噪比。电极表面的羧基功能化，既能突出微电极阵列的高灵敏性和准确性，又能拓展电极的适用范围，在生物传感器以及环境监测等方面研究备受关注。Valle[7]和Wayner[8]等用羧基化多壁碳纳米管共价键结合核苷酸序列，实现了DNA互补序列的定量测用富含羧基的石墨烯修饰玻碳电极，发现去质子化后的羧基提高了电极表面Pb2+和Cd2+正电性离子的富集，建立了同时测定水样中痕量铅和铬的电化学分析法。功能化微电极阵列有利于实现电极的微型化、集成化、智能化，便于进行样品的现场测定，将成为环境污染物检测的有力工具，并发挥重要作用。三、研究内容(1)聚丙烯酸水凝胶修饰金球腔型微电极阵列的构建为了构建电极表面富含羧基的微电极阵列，为此将对如下内容进行详细研究：合成粒径均一、富含羧基的丙烯酸凝胶颗粒，研究温度、pH、离子浓度对其粒径的影响，合成与溶胀状态下凝胶粒径相同且均一的PS胶体颗粒，电极表面自组装具有规则PS单层膜的条件，电沉积时间与电极构造的关系，将凝胶颗粒修饰到球腔内部的条件等。(2)修饰电极的电化学性能及电极表面羧基的解离动力学为了利用电极表面羧基的解离，为质子传递型反应提供氢离子，实现儿茶酚的现场直接测定。因此，要通过水溶性二茂铁衍生物等标准反应物，研究它们在裸电极和修饰电极表面的扩散行为，电极表面活性3/4羧基数量及pH值，溶液温度、pH值和支持电解质浓度对羧基解离影响，羧基解离速率常数等。四、研究方法和技术方案(1)净化提纯苯乙烯和丙烯酸(AA)用减压蒸馏进行提纯。N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）用正己烷/甲苯混合溶液二次重结晶提纯。过硫酸钾(K2S2O8,KPS)和偶氮二异丁腈(AIBN)重结晶提纯。(2)合成聚苯乙烯颗粒(PS)和聚[N-异丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸]颗粒(NIPA/AA)[13~15]分别以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十二万基磺酸钠(SDS)为表面活性剂,以AIBN和KPS为引发剂，在水、异丙醇或者水和异丙醇的混合混合溶液中合成粒径在500nm至1.0µm之间的PS颗粒。以NIPA和AA为单体，亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂，KPS为引发剂，合成粒径分布在0.5µm–1.5µm之间的NIPA/AA凝胶颗粒。(3)电沉积[16~20]制备球腔型金电极将Pt电极表面清洗干净后，用微量注射器将适量PS悬浮液滴加到电极表面旋转成膜，待其干燥后置于氯金酸电镀液中施加0.85V的电压恒电位沉积金，随后侵于四氢呋喃(THF)溶液中溶解PS模板制备球腔型金阵列电极[21~23]。(4)羧基功能化修饰电极[24~25]的构建及其循环伏安特性利用凝胶颗粒的收缩-溶胀特性，将富含羧基的凝胶颗粒修饰到电极内部，并在-0.75至0V之间循环扫描，观察-0.5V处氢离子的还原电流。(5)儿茶酚在电极表面的电催化氧化[26~27]在不引入缓冲溶液的条件下，测定儿茶酚在羧基功能化修饰电极表面的电催化还原行为，分析电极反应机理。采集废水样品，进行实际测试。五、预期研究结果(1)羧基功能化微电极阵列的构建及其羧基的解离速率常数测定构建羧基功能化微电极阵列，测定凝胶网络内部羧基解离速率常数、活性羧基含量以及电极表面的pH、值，揭示电极表面物质扩散形式，研究电极表面羧基的解离机理。(2)电极用于废水水样中儿茶酚含量测定的检测下限直接测定废水水样中儿茶酚在电极表面的循环伏安曲线，研究儿茶酚的电催化氧化机理，摸索实现儿茶酚污染物现场测定的最佳条件。六、预期研究结论和意义？？？？？？？七、参考文献[1]C.Amatore,J.M.Savéant,D.Tessier,Chargetransferatpartiallyblockedsurfaces:Amodelforthecaseofmicroscopicactiveandinactivesites,J.Electroanal.Chem.Interfac.,1983,147(1/2),39-51.[2]周宇,尹凡,孙磊等,辣根过氧化酶在纳米金/氧化锌球腔微电极阵列上的直接电化学研究,分析测试学报,2011,30(7),727-733.[3]B.A.Samia,D.A.Cook,A.G.E.Stuart,T.Anne,N.B.Philip,K.Alexander,Electrocatalysiswithmonolayermodifiedhighlyorganizedmacroporouselectrodes,ElectrochemistryCommunications,2003,5,747–751.[4]Q.Zhou,J.J.Zhao,W.W.Xu,H.Zhao,Y.Xu,J.W.Zheng,Formationoftwo-dimsionalorderedcacitesofzincoxideandtheirconfinementeffectoneletrohcemicalreactions,JphysChem:C,2008,112(7),2378-2381.[5]C.H.Wang,C.Yang,Y.Y.Song,W.Gao,X.H.Xia,Adsorptionanddirectelectrontransferfromhemoglobinintoathree-dimensionallyorderedmacroporousgoldfilm,AdvFunctMater.,2005,15(8),1267-1275.[6]周丽娟,尹凡,周宇等,基于二氧化硅球腔微电极阵列的过氧化氢生物传感器制备,分析化学,2011,39(9),1313-1317.4/4[7]A.Bonanni,M.J.Esplandiu,M.delValle,ImpedimetricgenosensorsemployingCOOH-modifiedcarbonnanotubescreen-printedelectrodes,BiosensorsandBioelectronics.2009,24,2885–2891.[8]R.Voivu,R.Boukherroub,V.Bartzoka,T.Ward,J.T.C.Wojtyk,D.D.M.Wayner,Researcharticleformation,characterization,andchemistryofundecanoicacid-terminatedsiliconsurfaces: patterningandimmobilizationofDNA,Langmuir,20(2004),11713-11720.[9](a).李俊华，邝代治,冯泳兰,屈景年,基于羧基化碳纳米管修饰电极伏安法同时测定痕量铟和铝，分析化学，2011,9,713-717;(b).李俊华，邝代治,冯泳兰,易正戟，羧基化碳纳米管修饰电极伏安法测定湘江水样中间苯三酚.环境化学,2011,30(5),1040-1044.[10](a).洪涛,周群,段德良,武云,曹秋娥,丁中涛,曲克芦丁在羧基化单壁碳纳米管修饰电极上的电化学氧化，分析测试学报,2011,30(9),976-982;(b).武云,段德良,周群,王庆忠,曹秋娥,丁中涛,氯霉素在羧基化单壁碳纳米管修饰电极上的电催化还原,昆明学院学报,2011,33(3),111-114.附：翻译2016年度1篇英文综述类参考文献。格式和要求如下：（1）翻译题材要求是天然产物化学、有机合成或化学生物分析领域的内容，内容可以与毕业论文无关；（2）文献中图表、图注、标注、参考文献等均不需翻译；图表需要从原文复制粘贴即可；（3）篇幅较大的只需要翻译出A4幅面8-10页即可（小4号字体）行距为20镑；（4）原文献作者名称，单位、杂志名称、年卷、起止页码等基本需要翻译。最后注明参考文献XX篇；（5）电子邮件发回译稿。邮件主题（及文件名）为“学号＋姓名＋文献题目中文译名”。（6）注意不要机器翻译，不要出现常识性错误。(7)提交截止时间：2016年7月18日附例:农业食品化学学报J.Agric.FoodChem.2016,61,4147样品制备对茄子中酚酸检测的影响DEVANANDL.LUTHRIA*ANDSUDARSANMUKHOPADHYAYFoodCompositionLaboratory,BeltsvilleHumanNutritionResearchCenter,AgriculturalResearchService,U.S.DepartmentofAgriculture,Beltsville,Maryland20705-3000应用化学131班****翻译样品制备通常被忽略并被视为目的而非手段。如出版文献中所述，该研究以富含酚酸的茄子为培养基，系统地评估了不同萃取工艺、萃取溶剂以及参量的实质性变化。通过直接对比。附参考文献XX篇（略）