[發明專利]一種玻碳電極修飾及檢測痕量重金屬的方法

無效

• 申請號: 201210508956.3
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN103018302A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 薛華玉;王軍平;宋偉;王世娟;曹國慶;蔣達春
• 申請（專利權）人: 南京化工職業技術學院
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種玻碳電極修飾及檢測痕量重金屬的方法，是以氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極為工作電極檢測痕量重金屬。是一種用于現場測定重金屬離子的電化學傳感器。屬于電化學傳感器領域。?

技術背景

隨著城市的擴大和大規模工業的發展，大氣、土壤、水環境中均存在重金屬污染，重金屬具有富集性，又不易代謝，很難在環境中降解。重金屬污染是危害最大的水污染問題之一。目前，很多科技工作者致力于采用電化學溶出伏安法測定重金屬離子含量。電化學溶出伏安法是以電解過程中所得的電流-電壓曲線為基礎來進行分析的方法，具有檢測下限低、多種元素識別能力特點，適用于在線和現場檢測。?

近年來，鉍膜電極和其他環保型的材料的出現，能夠替代汞膜電極以降低對環境的污染毒性。在電分析性能方面，鉍膜修飾電極具有高靈敏度、非常好的電化學溶出信號、相連的峰不產生干擾、較寬的陰極電位范圍和對溶解的氧表現出惰性等。石墨烯是sp²雜化碳原子排列成蜂窩狀六角平面晶體，厚度僅為單層。石墨烯具有比表面積大、機械強度高、熱導性高等獨特的性質，同時也是理想的電化學材料。它具有不含有金屬雜質、生產成本低等明顯的優點。?

本發明綜合鉍膜無毒和氧化態石墨烯良好的性能，在玻碳電極上修飾氧化態石墨烯，并鍍上鉍膜，能實現現場對水溶液中重金屬離子的檢測，具有檢測靈敏度高、重復性好、快速、無毒等特點，是一種良好的測定現場水溶液中痕量重金屬離子的方法。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種玻碳電極修飾及檢測痕量重金屬的方法，是以氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極為工作電極檢測痕量重金屬。采用示差脈沖伏安法，以修飾的玻碳電極為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉑絲作為輔助電極，實現對水溶液中的鉛、鎘離子的在線檢測。?

本發明需要解決的關鍵技術：?

1、玻碳電極的拋光?

玻碳電極一種較好的惰性電極，具有導電性好，硬度高，光潔度高，化學性能穩定，還可以作化學修飾電極。在修飾前，必須保證玻碳表面呈鏡面和清潔，否則嚴重地影響測量。?

2、氧化石墨烯電極的制備?

石墨烯具有比表面積大、機械強度高、熱導性能好，但在水溶液中的溶解性不佳。氧化石墨烯與石墨烯結構大體相同，但在二維基面上連有一些親水基團，能在水中均勻分散。本發明用購買的氧化單層石墨烯(0.5mg/mL)，滴涂至玻碳電極表面，室溫下晾干成膜。?

3、鉍膜電極的制備?

將鉍膜修飾到玻碳電極上，通常有三種方法：預鍍鉍膜法、同位鍍鉍膜法、基于鉍及其化合物對電極基體的修飾方法。本發明中采用預鍍鉍膜法，在將電極放置在樣品溶液中分析檢測之前，先將鉍離子電沉積在氧化石墨烯修飾的玻碳電極上，使用時快速、方便，重現性較好。?

4、檢測過程中參數的設定?

整個反應過程中有幾個重要的反應參數設置：(1)水溶液PH條件；溶液的?酸堿度影響溶出峰分離度、測定靈敏度及重現性。(2)富集電位；峰面積會隨著富集電位的負移而增大，但電位達到一定值，峰電流增加不明顯；(3)富集時間；富集重金屬的量隨著富集時間增大，檢測的靈敏度會提高，但到一定時間后，峰面積變化不明顯。(4)靜置時間；富集完成后，需要停止攪拌，使溶液靜置片刻，然后再掃描溶出。靜置過程中，被還原富集的金屬在鉍膜表面均勻擴散，形成鉍齊，才能得到峰形好且穩定的溶出峰。峰面積隨靜置時間的延長而增大，最后趨于穩定。本發明推薦靜置時間10s。?

以上述分析，本發明的技術方案是：?

購買玻碳電極為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉑絲作為輔助電極，在玻碳電極上修飾氧化石墨烯后，預鍍鉍膜，再對水溶液中重金屬離子進行檢測。?

檢測過程如下：?

(1)前處理：?

將電位于-0.3V保持30s，使電極表面得到清洗活化。?

(2)富集：?

富集電位選擇-1.0V～-1.4V，富集時間選擇180s～300s，靜置時間選擇0～30s。最終選擇的是富集電位-1.3V，富集時間240s，靜置時間10s。?

(3)溶出：?

采用差分脈沖溶出伏安法，反向掃描，記錄溶出伏安曲線。?

本發明的優點是：?

實現現場的水溶液中的重金屬離子快速檢測，實驗結果準確性高、檢出?限低、重現性好、檢測成本低及微型化、易便攜等優點。?

附圖說明

圖1：電化學傳感器三電極體系；?

圖2：電極示意圖；?