[發明專利]一種利用電致化學發光方法讀出電位變化檢測的方法及其裝置

有效

• 申請號: 202011457121.0
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112697778B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 秦偉;高雪情
• 申請（專利權）人: 中國科學院煙臺海岸帶研究所
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76;G01N27/30;G01N27/333;G01N27/26
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發明涉及電化學分析技術，具體的說是一種利用電致化學發光方法讀出電位變化檢測的方法及其裝置。以光敏材料修飾的導電基體作為工作電極，聚合物膜離子選擇性電極作為參比電極，對電極采用鉑絲電極；通過參比電極產生的電位變化控制工作電極的電位，并利用電位變化影響在工作電極表面產生的發光強度，通過光強度變化實現對待測物質濃度的準確測定。本發明利用電致化學發光以光強度為輸出信號讀出離子選擇性電極的電位變化，操作簡便，所得結果直觀明了，大大提高了對待測物質檢測的靈敏度。

技術領域

本發明涉及電化學分析技術，具體的說是一種利用電致化學發光方法讀出電位變化檢測的方法及其裝置。

背景技術

近年來，聚合物膜離子選擇性電極(ISE)因其具有設備簡單、操作要求低、分析速度快、檢測成本低以及易于實現微型化和現場檢測等優勢，被廣泛應用于環境監測、食品安全和工業分析等領域。聚合物膜ISE檢測主要基于能斯特響應的熱力學穩態分析，對待測離子的活度進行檢測，但在實際應用中，比如海水檢測，由于海水中有多種離子存在以及受熱力學能斯特響應的影響，當待測離子濃度變化微小時難以實現高靈敏檢測。傳統的檢測各種離子的方法有電感耦合等離子體光譜法、電感耦合等離子體質譜法、高效液相色譜法、毛細管電泳法等，雖然上述方法可以實現待測離子的高靈敏檢測，但樣品的前處理、待測元素的物態以及干擾離子的存在等是上述方法不得不考慮的問題，并且上述方法還存在設備復雜昂貴、體積大、成本高昂以及需要專門的操作人員的問題，更重要的是難以實現現場實時監測離子濃度的變化。

隨著研究的不斷深入，國內外的研究者們基于電位、過渡時間、瞬態電流脈沖電荷、伏安電流等先后提出了新的離子選擇性讀出策略，該策略將傳統離子選擇性電極的高選擇性和基于不同原理的讀出方式的高靈敏性相結合，給傳統的離子選擇性電極提供了新的發展方向。雖然取得了相對較大的進步，但仍存在信號不穩定、分析成本高、反應效率低以及環境污染等問題，因此，需要對現有的讀出策略改善并加以提高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有分析技術的不足，提供一種利用電致化學發光方法讀出電位變化檢測的方法及其裝置。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種利用電致化學發光方法讀出電位變化檢測方法，以光敏材料修飾的導電基體作為工作電極，聚合物膜離子選擇性電極作為參比電極，對電極采用鉑絲電極；通過參比電極產生的電位變化控制工作電極的電位，并利用電位變化影響在工作電極表面產生的發光強度，通過光強度變化實現對待測物質濃度的準確測定。

所述工作電極和對電極插入至底部裝有光電倍增管的密閉檢測池內，參比電極插入至含有待檢測溶液的電化學外部測量裝置，檢測池和電化學外部測量裝置通過鹽橋連接；通過參比電極產生的電位變化控制工作電極的電位，并利用電位變化影響在工作電極表面產生的光強度，實現對待測物質靈敏檢測。

所述參比電極產生的電位變化的控制為以開路電位直接測量聚合物膜離子選擇性電極產生的電位響應；或，在恒電位條件下，設置工作電極和參比電極保持恒定電位差，通過不同濃度待測物質加入溶液后引起的電位變化獲得電位相應。

所述工作電極為于導電基體底部通過滴涂或電沉積方法修飾光敏材料；其中，導電基體為玻碳電極、金電極、銀電極、銅電極、鉑電極、絲網印刷電極、ITO電極或紙基電極；光敏材料為吡啶釕、魯米諾、石墨烯材料、類石墨烯材料、稀土材料、納米材料或量子點。

所述聚合物膜離子選擇性電極由電極腔體、內充液、內參比電極和敏感膜組成；所述電極腔體采用聚氯乙烯管，且在管的底部緊貼有聚合物敏感膜，聚合物敏感膜由離子載體、離子交換劑、增塑劑以及敏感膜基體組成；所述內充液為10^-3-10^-1M的含有待檢測離子的溶液；所述內參比電極為Ag/AgCl電極。

所述聚合物敏感膜由離子載體、離子交換劑、增塑劑以及敏感膜基體組成，其重量百分比為20-40:20-40:40-80:20-50。