[发明专利]一种用于高灵敏同步检测重金属镉、铅、汞、铜、锌离子的电化学传感器及制备方法有效
申请号: | 201811650494.2 | 申请日: | 2018-12-31 |
公开(公告)号: | CN109884143B | 公开(公告)日: | 2021-09-21 |
发明(设计)人: | 张兆威;吴文琴;李培武;张文;张奇 | 申请(专利权)人: | 中国农业科学院油料作物研究所 |
主分类号: | G01N27/30 | 分类号: | G01N27/30;G01N27/48 |
代理公司: | 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 | 代理人: | 乔宇 |
地址: | 430062 湖*** | 国省代码: | 湖北;42 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 灵敏 同步 检测 重金属 离子 电化学传感器 制备 方法 | ||
本发明涉及一种用于高灵敏同步检测重金属镉、铅、汞、铜、锌离子的电化学传感器及制备方法。电化学传感器,其包括电化学工作站、电解池和电极,所述的电极包括对电极、参比电极和工作电极,其中:工作电极上修饰的有效组分为四氧化三铁/氟化多壁碳纳米管,所述的四氧化三铁/氟化多壁碳纳米管是由氟化多壁碳纳米管和氟化多壁碳纳米管上均匀负载的四氧化三铁纳米粒子构成的纳米复合材料。其可实现镉、铅、汞、铜、锌离子的同步检测,同时提高同步检测通量,且检测更灵敏,检测限更低,线性范围更宽,应用于实际样品中镉、铅、汞、铜、锌离子的检测。
技术领域
本发明涉及检测多种重金属的电化学传感器领域,具体是一种用于高灵敏同步检测重金属镉、铅、汞、铜、锌离子的电化学传感器及制备方法。
背景技术
随着现代社会的不断发展,有毒重金属的释放越来越多。环境和食品中镉、铅、汞、铜和锌等重金属含量过高正日益成为致命威胁。这些重金属是不可生物降解的,会在环境和人类和动物的食物中不断积累。镉是一种主要的致癌物质,它通过抑制酶、产生DNA错配、放大细胞错误和突变,导致多种癌症、心血管疾病和骨质疏松症。铅可导致儿童死亡,严重损害大脑和肾脏,表现为肾病和绞痛样腹痛。剧毒的汞威胁着大脑、肾脏和肺,并导致肢端痛、亨特-罗素综合症和水俣病。过量的铜通过产生活性氧和破坏DNA而引起慢性毒性,如威尔逊氏病,以及急性毒性甚至死亡。尽管锌在人体中具有重要作用,但过量的锌会使肝脏或肾脏丧失功能,从而引发嗅觉丧失。最近的研究表明,多种重金属特别是镉、铅、汞、铜、锌共存,可在人和动物中诱导协同和加性毒理作用。随着环境和食品中多种重金属引起的问题日益严重,开发一种快速、灵敏、简便的同时检测多种重金属离子的方法迫在眉睫。
目前用于检测重金属镉、铅、汞、铜、锌离子的传统方法主要有原子荧光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱、电感耦合等离子体质谱法等方法。尽管上述提及的方法具有较好的选择性和较高的灵敏度,但是这些方法所需要的设备昂贵、设备体积大、不利于携带,而且制备样品消耗时间长,设备操作复杂、需要专业人员检测以及不能应用于实时在线检测重金属离子。电化学溶出伏安法由于具有高的灵敏度、简单的操作、低的成本、低的检测限、快速的响应等优点,能克服传统技术所遇到的问题,是一种有前途的应用于检测微量重金属镉、铅、汞、铜、锌离子的方法。而在各种电化学溶出伏安方法中,阳极溶出伏安法具有更高的灵敏度,更适合应用于重金属离子检测。
电化学阳极溶出伏安法检测重金属,包括重金属离子在工作电极上吸附和溶出两个过程,修饰电极的纳米材料在提高电化学传感器检测重金属离子的性能方面扮演着重要的作用。目前常用的修饰电极材料有多壁碳纳米管、金属纳米离子、金属氧化物等。但现有电化学检测多个重金属的灵敏度较低,检测限较高,线性范围较窄,这些阻碍了其广泛的应用。因此基于环境友好和低成本的电极修饰纳米材料在同时检测多个重金属方面的高性能仍然是一个挑战。同时此外,据我们所知,目前许多电化学检测方法最多可以测定4个重金属。
发明内容
鉴于现有技术存在的问题,本发明的目的是提供一种用于高灵敏同步检测五种重金属离子(镉、铅、汞、铜、锌离子)的电化学传感器及制备方法。
一种用于高灵敏同步检测五种重金属离子(镉、铅、汞、铜、锌离子)的工作电极,电极修饰有效组分为四氧化三铁/氟化多壁碳纳米管,所述的四氧化三铁/氟化多壁碳纳米管是由氟化多壁碳纳米管和氟化多壁碳纳米管上均匀负载的四氧化三铁纳米粒子构成的纳米复合材料。
按上述方案,所述的工作电极为采用四氧化三铁/氟化多壁碳纳米管/Nafion修饰的玻碳电极。
按上述方案,所述的四氧化三铁纳米粒子的粒径为4-8nm,所述的氟化多壁碳纳米管直径:28~32nm,长度10μm。
一种用于高灵敏同步检测五种重金属离子(镉、铅、汞、铜、锌离子)的电化学传感器,包括电化学工作站、电解池和电极,所述的电极包括对电极、参比电极和工作电极。
按上述方案,所述的对电极为铂丝对电极,所述的参比电极为银/氯化银。
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