光子晶体链对水体中重金属离子的检测研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着采矿、冶炼、化工、电镀、电子、制革等行业的发展，使得水体中重金属污染问题日益突出。过量重金属会抑制水生植物光合作用、呼吸作用和酶的活性，使核酸组成发生改变、细胞体积缩小和抑制生长，也会对水生动物的生长发育、生理代谢过程产生一系列的影响。当重金属通过食物链进入人体后，能与机体内的蛋白质、核糖、维生素、激素等反应，会对人体消化系统、秘尿系统、脏器、皮肤、骨路和神经造成破坏。从而引起一系列疾病，严重的可导致死亡。因此，能简单快速的检测重金属含量，对保护环境和人类健康具有重要意义。

近年来，随着分析测试技术的发展，多种具有较高检测灵敏度和准确性的重金属分析方法相继出现。目前，按照检测原理区分主要有光谱法、电化学法以及生物化学法。

光谱法包括原子吸收光谱法(aas)、原子发射光谱法（aes)、原子荧光光谱法（afs）、激光诱导击穿光谱法（libs）、紫外-可见分光光度法（uv-vis）、电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)等。这些方法都已经经过很长时间的发展，具有检测灵敏度高、检测范围广和重现性好的特点。如aas是基于蒸汽相中待测元素的基态原子对其共振辐射的吸收强度来测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。这种方法几乎能在痕量范围内测定所有的金属元素，具有灵敏度高、干扰少、选择性好、结果准确等优点，是近年来应用广泛的一种仪器分析技术。但是 aas 法对样品的预处理比较繁琐，往往在需要花费大量的时间，并且不能同时给出各元素的浓度。

2. 研究的基本内容与方案

第一步，fe₃o₄@sio₂光子晶体链的制备。在烧杯中依次加入fe₃o₄@pvp粒子，无水乙醇，聚丙烯酸（paa），巯丙基三甲氧基硅烷（wd-80)。在磁场环境中，fe₃o₄@pvp粒子会排列成稳定的一维有序链状结构。然后，wd-80在酸性条件下水解包覆超顺磁性fe₃o₄@pvp粒子，形成光子晶体链。

第二步，光子晶体链的表征和巯基含量的测定。利用扫描电子显微镜、光纤光谱仪、热重分析仪、振动样品磁强度对光子晶体链的微观结构、组成以及磁性能作出说明；dtnb与光子晶体链表面巯基反应后置换出硫硝基苯甲酸（tnb），tnb在412nm处有强吸收峰，浓度与吸光值符合朗伯-比尔定律。由于dtnb与巯基的反应是定量进行，所以可采用紫外-可见分光光度法来测定样品中巯基的含量。

第三步，光子晶体链对重金属浓度的检测。根据光子晶体链吸附重金属离子后衍射峰移动的现象，在合适环境下，测试不同浓度的ag 、hg² 、cr² 离子对光子晶体链的光学性能影响，根据变化找到不同重金属浓度与光子晶体链光学性能之间的关系。

3. 研究计划与安排

第1-3周：基于课题查阅资料，明确研究内容，拟定实验方案，完成开题报告。

第4-5周：设计实验方案，细化实验步骤，掌握仪器的使用及检测方法。

第6-11周：论文实施阶段。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陈锐.新型环保吸附剂的制备以及对重金属离子吸附性能研究[d].上海：上海师范大学,2012.

[2] 王萌.巯基修饰和胡敏酸包裹纳米fe₃o₄ 颗粒的制备及其对溶液中pb² 、 cd² 、cu² 的吸附效果研究[j].农业环境科学学报,2011,30(8).

[3] 段文杰.巯基纤维材料的合成及其除汞性能研究[d].郑州：郑州大学,2013.