[發(fā)明專利]一種檢測(cè)汞蒸氣的高靈敏便攜式智能傳感系統(tǒng)的構(gòu)建方法及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210040781.1
• 申請(qǐng)日: 2022-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN114518399A
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新愛;王轉(zhuǎn)龍;石吉勇;鄒小波;胡雪桃;黃曉瑋;李志華;孫宗保;申婷婷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/48
• 分類號(hào): G01N27/48;G01N27/49;G01N27/333;G01N27/30
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測(cè)汞蒸氣的高靈敏便攜式智能傳感系統(tǒng)的構(gòu)建方法及其應(yīng)用；步驟包括制備適體傳感界面、電化學(xué)傳感電極的構(gòu)建及智能傳感系統(tǒng)的組建三部分。其中適體傳感界面是利用絲網(wǎng)印刷和電沉積技術(shù)制得的；電化學(xué)傳感電極包括修飾于電極表面的酶循環(huán)區(qū)域和多重信號(hào)放大的納米探針區(qū)域：酶循環(huán)區(qū)域以Hg²⁺觸發(fā)核酸外切酶為循環(huán)反應(yīng)，納米探針區(qū)域通過與酶區(qū)域結(jié)合，以AuPts和MOF協(xié)同催化電活性物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的多重放大，達(dá)到低含量汞蒸氣靈敏檢測(cè)的目的；并且智能傳感系統(tǒng)的組建是通過藍(lán)牙模塊將采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算，提高了汞蒸氣濃度檢測(cè)的便攜性和時(shí)效性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種檢測(cè)汞蒸氣的高靈敏便攜式智能傳感系統(tǒng)的構(gòu)建方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

汞是一種常見的有毒重金屬，廣泛存在于環(huán)境介質(zhì)和文物古跡中；由于它極易揮發(fā)，不慎吸入汞蒸氣就會(huì)對(duì)人體健康造成嚴(yán)重影響，國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，空氣中汞蒸氣含量不得高于8.54mM/m³。傳統(tǒng)的汞蒸氣檢測(cè)方法有冷原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等，這些方法可靠性強(qiáng)，但儀器昂貴、耗時(shí)長(zhǎng)、靈敏度低，難以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)檢測(cè)。鑒于汞蒸氣檢測(cè)的必要性和傳統(tǒng)檢測(cè)方法的局限性，發(fā)展一種便攜式分析方法實(shí)現(xiàn)汞蒸氣的高靈敏檢測(cè)對(duì)保護(hù)環(huán)境安全和人體健康至關(guān)重要。

近來，發(fā)展的汞蒸氣快速檢測(cè)方法(如試紙法、比色法)主要存在兩方面不足，一是試紙法(熒光)需借助肉眼對(duì)比色卡進(jìn)行觀察，僅局限于汞蒸氣濃度的定性或半定量分析，難以準(zhǔn)確定量汞蒸氣濃度；二是比色法的靈敏度有待于進(jìn)一步提高，難以準(zhǔn)確分析低含量工作區(qū)檢測(cè)的需求。目前，電化學(xué)傳感分析方法因其便攜化、靈敏度高、特異性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在有害氣體檢測(cè)中發(fā)揮越來越重要的作用；其中將便攜式電化學(xué)傳感體系通過藍(lán)牙模塊與智能終端相結(jié)合已成為研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有報(bào)道主要集中于便攜式電極的微型化和智能設(shè)備的搭建上，忽視了傳感界面的敏感響應(yīng)特性，難以實(shí)時(shí)感知周邊環(huán)境痕量甚至超痕量汞蒸氣檢測(cè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于智能傳感系統(tǒng)的便攜式高靈敏電化學(xué)分析方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)汞蒸氣濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于智能傳感系統(tǒng)的便攜式高靈敏電化學(xué)分析方法，所述基于智能傳感系統(tǒng)的便攜式高靈敏電化學(xué)分析方法包括適體傳感界面的制備、高靈敏電化學(xué)傳感電極的構(gòu)建及智能傳感系統(tǒng)的組建三部分。

所述適體傳感界面是利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)和電沉積技術(shù)制得的；所述高靈敏電化學(xué)傳感電極包括修飾于電極表面的酶循環(huán)區(qū)域和多重信號(hào)放大的納米探針區(qū)域：所述酶循環(huán)區(qū)域以Hg²⁺觸發(fā)核酸外切酶(EXO III)為循環(huán)反應(yīng)，所述納米探針區(qū)域通過與酶區(qū)域結(jié)合，以金鉑納米粒子(AuPts)和金屬有機(jī)框架材料(MOF)協(xié)同催化電活性物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)的多重放大；所述智能傳感系統(tǒng)的組建是通過藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳遞到智能終端；基于智能終端強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與運(yùn)算能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的后處理，并進(jìn)一步利用智能終端良好的人機(jī)交互能力實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的即時(shí)更新與可視化。

步驟一：適體傳感界面的制備；

絲網(wǎng)印刷電極的制備：首先設(shè)計(jì)電極圖形，然后以聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)為基底，采用噴墨打印技術(shù)制備包含工作電極、對(duì)電極和參比電極三電極體系的絲網(wǎng)印刷電極；

然后將氯金酸溶液滴于絲網(wǎng)印刷電極的工作電極上，采用計(jì)時(shí)電流法于一定掃描電壓和時(shí)間下，在其表面鍍電沉積金膜，然后取發(fā)卡結(jié)構(gòu)的DNA2溶液，記為HP2溶液，繼續(xù)滴加在工作電極上，得到適體傳感界面；