[發(fā)明專利]二硫蘇糖醇膜汞離子選擇電極方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410064648.5
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN103760205A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹忠;梁海琴;曹婷婷;袁美玲;付勇;肖忠良
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于二硫蘇糖醇的汞離子選擇電極，屬于化學(xué)/生物傳感技術(shù)領(lǐng)域，適用于環(huán)境安全檢測。

背景技術(shù)

汞污染是一個全球性的問題，由于其劇毒和生物蓄積性，它已受到越來越多的關(guān)注。二價汞離子（Hg²⁺）是最穩(wěn)定的無機(jī)汞，存在于天然水體中，Hg²⁺即使是微量濃度也能產(chǎn)生毒性，它能夠在生物體內(nèi)累積，通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體內(nèi)，而人體內(nèi)累積的微量汞無法通過自身代謝進(jìn)行排泄，將直接導(dǎo)致心臟、肝、甲狀腺疾病，引起神經(jīng)系統(tǒng)紊亂，慢性汞中毒，甚至引發(fā)惡性腫瘤的形成。其次，汞離子的微生物的生態(tài)甲基化產(chǎn)物甲基汞，也是一種強(qiáng)有力的毒素，可通過食物鏈傳遞到魚類和海洋哺乳動物的組織中，轉(zhuǎn)換成為劇毒的有機(jī)汞。因此，能快速準(zhǔn)確分析生活環(huán)境中水體等介質(zhì)中的重金屬汞含量，對于提高人類的生存質(zhì)量、保護(hù)地球環(huán)境具有十分重要的意義。

目前，檢測重金屬汞離子的方法有很多，如原子光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜（ICP-AES法）、分光光度法、高效液相色譜法，電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICPMS)、化學(xué)發(fā)光法和熒光分析法等。然而，這些方法往往需要昂貴的精密儀器、復(fù)雜的樣品制備流程和熟練的操作人員，不能或不方便在戶外進(jìn)行快速檢測，在很大程度上限制了其應(yīng)用。作為非常便攜的離子選擇性電極（ISE）是七十年代發(fā)展起來的一類新型的電化學(xué)傳感器，與傳統(tǒng)方法相比，由于其具有成本低、操作簡單且易小型化等優(yōu)點，受到了許多研究學(xué)者的青睞；而且，分子自組裝單層膜（Self-assembled?Monolayers,?SAMs）是近年來新興的一種電化學(xué)分析界面活性敏感膜技術(shù)，在結(jié)構(gòu)和性能上具有類似生物膜的特性，逐漸成為電化學(xué)傳感技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點。

基于目前的相關(guān)研究，結(jié)合自組裝膜技術(shù)和離子選擇電極方法實現(xiàn)對汞離子進(jìn)行定性或者定量的研究還未見報道。為此，本發(fā)明通過單分子自組裝方法將二硫蘇糖醇組裝修飾到金膜表面，形成一種基于二硫蘇糖醇自組裝膜的汞離子選擇電極。該選擇電極制作簡單、成本低廉、使用方便、靈敏度很高，優(yōu)于傳統(tǒng)的儀器分析方法，可用于環(huán)境中微量汞離子的快速檢測，在環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)食品與生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中具有非常重要的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制作簡單、成本低廉、使用方便、靈敏度高的二硫蘇糖醇膜汞離子選擇電極，可用于環(huán)境安全檢測。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種二硫蘇糖醇膜汞離子選擇電極，其特征在于該選擇電極包括一個二硫蘇糖醇膜層修飾的工作金膜的基片，該基片上覆蓋的工作金膜與引腳金膜通過金膜層相連，引腳金膜與外包有塑料絕緣層的金屬絲導(dǎo)線通過焊錫相連接，金屬絲導(dǎo)線的材料為銅絲、鋁絲或銀絲，連接處用環(huán)氧樹脂膠包裹密封，以保證良好的導(dǎo)電、導(dǎo)通性，并保證工作金膜的使用面積和工作傳導(dǎo)的唯一性，不受干擾影響。值得注意的是，所述基片的外形設(shè)計立意新穎，如下所示：基片上覆蓋的工作金膜的形狀為正方形，邊長為2~12mm；引腳金膜的形狀為小長方形，長為1~6mm，寬為1~4mm；整個基片的形狀為長方形，長為3~18mm，寬為2~12mm，其四周邊緣均用環(huán)氧樹脂膠密封，以保證良好的電絕緣性。整個基片的外形設(shè)計既能充分保證所有選擇電極工作金膜的正方形有效使用面積的一致性，又能保證選擇電極使用壽命的長期穩(wěn)定性。

在選擇電極的設(shè)計與制備方面，與傳統(tǒng)離子選擇電極方法不同的還有所述基片的制備是通過真空鍍膜沉積來形成致密的傳感器件結(jié)構(gòu)，將有效保證選擇電極的可控制備和選擇電極長期使用的穩(wěn)定性，其制備過程如下：采用磁控濺射鍍膜法，通過控制鍍膜真空度≤2.0×10^-3Pa，鍍膜速度≤2.0?/s，在拋光的硅硼酸鹽基板表面上逐步濺射沉積二氧化硅膜層、金屬鈦膜層、銅合金膜層；銅合金膜層經(jīng)拋光處理后，再采用掩膜版法在其表面上濺射沉積工作金膜和引腳金膜；工作金膜經(jīng)化學(xué)清洗處理后再在其表面上組裝修飾二硫蘇糖醇膜層。其中，在拋光的硅硼酸鹽基板表面上逐步濺射沉積的二氧化硅膜層的厚度為60~400nm，金屬鈦膜層的厚度為20~120nm，銅合金膜層的厚度為60~400nm；銅合金膜層經(jīng)拋光處理后，在其表面上所沉積工作金膜和引腳金膜的厚度為20~420nm。而且，銅合金膜層材料各組份的質(zhì)量百分含量分別為：Cu?45~60%、Mn?20~28%、Ni?12~24%、Fe?4~9%、Ti?0.1~0.4%、Nb?0.01~0.05%，其中，鈮的使用使銅合金的晶粒更加細(xì)致均勻，鈦的使用使銅合金更加有韌性，并提高耐酸堿和防腐蝕能力。