[發明專利]一種用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學傳感器及檢測方法

在審

• 申請號: 202010164897.7
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111796017A
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 張琰;朱科成;王書倩
• 申請（專利權）人: 江蘇長三角環境科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;G01N27/30;G01N1/38;G01N1/34
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 李小靜

1.一種用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學傳感器，其特征在于，用化學修飾法在工作電極表面固定住辣根過氧化物酶(HRP)、納米銀膠粒、電子傳遞媒介物等制備電化學傳感器。

2.根據權利要求1所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學傳感器，其特征在于，所述工作電極為玻碳電極、鉑電極、金電極中的一種，所述電子傳遞媒介物為亞甲基藍。

3.根據權利要求1所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學傳感器，其特征在于，所述納米銀膠粒制備方法如下；將硝酸銀溶于水中，加入檸檬酸鈉溶液，用水稀釋至銀離子濃度為0.16-0.36mmol/L，檸檬酸鈉濃度為0.3-0.6mmol/L，置于254nm紫外線下照射，照射劑量3000mJ/cm²以上后，即可得到綠色的納米銀膠粒，粒徑為20-60nm。

4.根據權利要求1所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學傳感器，其特征在于，所述的化學修飾法為SiO₂溶膠-凝膠固定法，SiO₂溶膠-凝膠的制備過程如下；

按1～5:1的摩爾比將無水乙醇與正硅酸乙酯(TEOS)液體混合，在不斷攪拌下加入適量水和鹽酸，使溶液pH值為3-4，溶液中水與TEOS的摩爾比為3-5，20W超聲分散至液體變清即可，在4℃密閉下長久保存。

5.根據權利要求1所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學傳感器，其特征在于，所述工作電極的修飾方法步驟包括；

1)工作電極依次用200目、800目、2000目金相砂紙粗磨細磨后，依次用粒徑1μm、0.3μm、0.05μm的γ-Al₂O₃在絲綢上拋光，用超純水徹底沖洗凈，再分別在超純水和乙醇中超聲清洗，最后在空氣中晾干；

2)將SiO₂溶膠溶液和納米銀膠溶液、32mg/L的亞甲基藍、2mg/mL的HRP溶液按1～3：0.5～2：0.5～1：1比例混合均勻，在勻速旋轉的工作電極表面滴涂并晾干，反復滴涂并晾干1～3次，置于4℃暗處保存。

6.一種用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的檢測方法，其特征在于，將電化學傳感器與參比電極、對電極一起組成三電極系統，利用安培法對一定濃度范圍的過氧化氫溶液進行快速檢測。

7.根據權利要求6所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的電化學檢測方法，其特征在于，所述參比電極是飽和甘汞電極或銀/鹵化銀電極，對電極為鉑片電極或金片電極。

8.根據權利要求6所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的檢測方法，其特征在于，具體檢測方法為：

1)標準曲線：將電化學傳感器在一定量pH 7.0的0.1M磷酸鹽(PBS)緩沖溶液中，在工作電極上施加-0.3V～-0.4V的工作電位，勻速攪拌下記錄該傳感器的計時安培曲線，當背景電流達到穩態后，用微量進樣器加入已知濃度的標準H₂O₂溶液，在不同標準H₂O₂濃度下測得傳感器對H₂O₂的電流響應值，通過Lineweaver-Burk方程雙倒數作圖，得到電流響應值與H₂O₂濃度的線性曲線及相應的Lineweaver-Burk線性方程；

2)測定：將待測土壤樣品加入等質量的純水，充分攪勻后靜置澄清，用微量進樣器吸取適量上層清液或地下水加入一定量pH 7.0的0.1M磷酸鹽(PBS)緩沖溶液中，測得傳感器對H₂O₂的電流響應值，然后利用1)中得到的標準曲線及相應的Lineweaver-Burk線性方程，即可計算出地下水H₂O₂的濃度或土壤在1:1質量比的水提取下的H₂O₂濃度。

9.根據權利要求8所述的用于監測土壤和地下水中殘留過氧化氫濃度的檢測方法，其特征在于，步驟2)中電流響應值應在標準H₂O₂溶液的電流響應值最大和最小值之間，否則應減少或加大進樣量。