钛(IV)-氧代羧酸盐簇-壳聚糖复合物修饰金电极方波阳极溶出伏安法检测煤灰中铊的研究

《Microchemical Journal》：Square wave anodic stripping voltammetric method for thallium in coal ash using a gold electrode modified with a titanium(IV)-oxo-carboxylate cluster-chitosan composite

本文报道了一种新型电化学传感器，通过将钛(IV)-氧代羧酸盐簇（TiOxo）与壳聚糖（Chit）复合修饰金电极，首次实现了对煤灰中剧毒重金属铊（Tl）的高灵敏检测。该传感器展现出优异的电催化活性，线性范围4.9-20.8 ppm，检测限（LOD）低至1.9 ppm，为环境监测提供了低成本、可靠的解决方案（SWASV法）。

　　

Highlight

试剂与材料

本研究所用试剂均购自Sigma Aldrich，纯度>95%。实验用水为去离子水（电导率0.055 μS/cm）。铊（Tl⁺）和铊（Tl³⁺）溶液使用相应的硝酸盐配制。

TiOxo簇的合成与表征

具有化学式[Ti₆O₆(2-bpyc)₁₀(OⁱPr)₂]的氧簇合成方法如下：将161.2 mg 2-bpycH（联苯-2-羧酸）和60.2 μL Ti(OⁱPr)₄（钛酸四异丙酯）溶于3 mL异丙醇中，在23 mL高压釜内衬中搅拌10分钟。将混合物在120°C下溶剂热反应24小时。反应结束后，冷却至室温，得到黄色板状微晶产物，用异丙醇洗涤并在环境条件下干燥。

TiOxo簇及修饰电极表面的表征

图1a展示了合成的TiOxo簇的SEM图像，可见具有板状微晶形态的小尺寸颗粒聚集体。图1b显示了经TiOxo/Chit复合物修饰后的金电极表面的Ti氧簇颗粒，可见图1a中描述的扁平晶体形态得以保留，这表明金电极修饰悬浮液的制备过程不会改变或降解该材料。图1c显示了修饰电极表面的EDS元素图谱，确认了Ti、O、C和N的存在，证明了TiOxo/Chit复合物已成功固定在电极表面。

结论

氧簇[Ti₆O₆(2-bpyc)₁₀(OⁱPr)₂]的溶剂热合成主要产生形成聚集体的扁平微晶。该材料通过滴涂法与壳聚糖形成复合材料沉积到金电极上时，其形态得以保留。对于Tl⁺和Tl³⁺，无论是在裸金电极还是复合物修饰的电极上，其伏安还原峰和氧化峰都是相同的。然而，使用修饰金电极时，记录到了更高的电流强度。