[发明专利]一种痕量、快速检测多氯联苯的电化学方法

说明书

 

技术领域

本发明一种普适的电化学氧化还原方法，具体涉及一种痕量、快速检测多氯联苯的电化学方法。

 

背景技术

环境问题越来越引起人们的广泛关注，环境中的持久性有机污染物的检测工作，一直以来采用液相色谱，荧光检测等方法，但都具有成本昂贵，检测时间长等缺陷。电化学检测方法中的循环伏安曲线扫描快速简单，在化学检测方面一直都有很广泛的应用。长期以来，人们致力于不断改进其检测精度、准确度和完善检测机理诠释的工作。工作电极作为电化学反应的载体，对于改进精度、准确度和进一步了解反应机理具有非常重要的研究意义。人们先后探究各种金属电极作为工作电极的检测性能，但是这些金属的应用效果受到块材因素的限制。随着纳米技术的兴起，纳米材料的制备已经非常成熟，利用纳米材料的优异性能对于探究快速、准确、高效检测方法将具有重要意义。同时，采用纳米材料的电化学检测方法为拓宽纳米技术应用和促进污染物检测技术发展提供新的契机。

本发明旨在开发一种操作快速简单、成本低廉、能够实现对环境中污染物进行痕量检测的方法，同时也拓宽了纳米材料的应用范围。基于电化学工作站，利用电沉积制备而成的银纳米电极作为工作电极，在电解液中形成回路，室温下几分钟即可完成多次多氯联苯分子的循环伏安曲线扫描测试，从而得到响应峰值信号。通过改变检测的电压范围、扫描速度，以及扫描方向，能够获得反应如何进行的相关信息，有效地判断其反应机理。

 

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种痕量、快速检测多氯联苯的电化学方法，实现了快速、准确、高效检测环境中痕量有机污染物。

为了实现上述目的本发明采用如下技术方案：

痕量、快速检测多氯联苯的电化学方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）籽晶层的制备：将0.5 ml, 55-65 mM 硝酸银和1 ml, 30-40 mM柠檬酸钠注入95-105 ml去离子水中，迅速搅拌2-3分钟，再将0.5 ml, 0.015-0.025 M硼氢化钠注入以上溶液中，搅拌8-12分钟，在室温下老化15-25小时，利用旋涂仪，将体积为10 μL的籽晶胶体溶液旋涂在干净的ITO衬底上，旋涂的面积为1 cm²左右，放入烘箱，在35-45℃下蒸发，只将籽晶留在ITO衬底上；

（2）电化学沉积生长：将0.04-0.06 g硝酸银和0.23-0.28 g聚乙烯吡咯烷酮溶解于45-55 ml去离子水中，搅拌直到完全溶解，将此溶液作为电解液，在电化学沉积过程中，将涂有籽晶的ITO衬底作为阴极，石墨片作为阳极，采用恒电流的模式进行电化学沉积，电流密度为5 μA/cm²，沉积的时间为9-11小时，样品从电解液中取出，用去离子水冲洗干净，用氮气吹干；

（3）循环伏安曲线扫描测试：

a：电解液组成：溶剂为二甲基甲酰胺，支持电解质为0.1 M四丁基高氯酸铵，,活性物质为5×10^?4 M 3,3’,4,4’-四氯联苯；

b：电路连接：银纳米电极作为工作电极，饱和银/氯化银电极作为参比电极，铂片电极作为对电极，分别浸入电解液中并与电化学工作站相连；

c：扫描方向：在痕量的溶液中，从电压最大值到电压最低值再到电压最大值进行测量；扫描速度：100 mV/s。

本发明将银纳米电极用于检测液体中痕量的多氯联苯，基于纳米材料良好的吸附性能，能够大大富集电极表面参与电氧化还原的多氯联苯分子，从而达到检测低浓度活性分子的目的。

本发明的有益效果：

本发明制备方法操作方便，设备简单，成本低廉，只需要银纳米电极与电化学工作站相连，在含有多氯联苯的电解液中形成回路即可进行检测，这种检测方法在实现了快速、准确、高效检测环境中痕量的持久性有机污染物。

 

附图说明

图1    本发明测试装置的示意图。

图2    本发明通过一种普适电化学沉积方法制备的银纳米电极。

图3    银纳米电极作为工作电极对二甲基甲酰胺作为溶剂的电解液进行循环伏安扫描测试的图谱。

图4   含有0.1M支持电解质和500 ppm 3,3’,4,4’-四氯联苯（PCB77）的电解液，银纳米电极进行测试的循环伏安扫描测试图谱。