[发明专利]一种电化学传感器及其检测钾离子的方法

说明书

本发明公开了一种电化学传感器及其检测钾离子的方法，属于分析检测领域，电化学传感器工作电极的制备方法包括：将1‑氮杂‑18冠‑6醚功能化氧化石墨烯(Crown‑GO)超声分散在水溶液中，得到Crown‑GO悬浊液；将Crown‑GO悬浊液均匀滴在经抛光、清洗、吹干处理后的玻碳电极表面，得到Crown‑GO/GCE。电化学性能测试表明，本发明制备的Crown‑GO复合材料修饰玻碳电极对钾离子的检测具有高的灵敏度，低的检测限和宽的检测范围，另外本发明制备的电化学传感器具有电极材料制备过程简单、环境友好、操作简单、灵敏度高等优点，在检测钾离子领域具有良好的应用前景和潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于分析检测领域，涉及一种电化学传感器及其检测钾离子的方法。

背景技术

钾离子作为细胞内液的主要阳离子，在人体生物系统中扮演着重要角色，特别是可以调节血压和维持肌肉力量。然而，过量或少量钾离子均会导致许多疾病，如肾病、厌食症、心脏病、糖尿病及爱迪生氏病等。为此探索一种简便、快速、高灵敏、高选择性、低成本的钾离子检测方法具有重要意义。目前检测钾离子的方法有很多，比如荧光传感器，原子吸收分光光度法等。然而，大部分方法使用的设备非常复杂，实验过程繁琐，因此限制了它们的实际应用。而且一些方法也具有检测限相对较高，检测范围小的缺点。

相对于这些技术，电化学方法具有如下优点，比如好的选择性和超高的灵敏性。因为钾离子在不同的电位窗口都不具有电活性，因此不能通过循环伏安法和安培计时电流法等进行测试。电化学阻抗法是测试电化学惰性组分的一种非常灵敏有效的技术，已经在实验室被广泛研究。因此本发明采用电化学阻抗法来检测钾离子。

目前钾离子的化学测定主要是利用复环王冠化合物如穴冠醚或球冠醚，均为离子载体进行测定，由于大环结构内有空穴，分子内部氧原子有未共用电子对可与金属离子结合，根据空穴大小，可选择性结合不同直径的金属离子，从而可达到检测离子浓度的目的。

但是，不同冠醚电极对金属离子响应规律方面的研究仍比较缺乏，因此，需要寻找一种对钾离子具有较低的检测限、检测范围大、操作简单的电化学传感器。

发明内容

本发明针对已有技术的缺陷，提供了一种电化学传感器及其检测钾离子的方法，所述电化学传感器检测钾离子的检测限低、检测范围大、灵敏度高。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

本发明提供了一种电化学传感器，由参比电极、对电极和冠醚功能化氧化石墨烯复合材料修饰的工作电极组成。

进一步的，所述参比电极为饱和甘汞电极，所述对电极为铂电极，所述工作电极为玻碳电极。

进一步的，所述的冠醚为1-氮杂-18冠-6醚。

进一步的，所述冠醚功能化氧化石墨烯复合材料修饰的工作电极的制备方法，包括以下步骤：

(1)将冠醚功能化氧化石墨烯超声分散于超纯水中，得到冠醚功能化氧化石墨烯悬浊液；

(2)将冠醚功能化氧化石墨烯悬浊液均匀涂覆在玻碳电极表面，室温晾干，得到冠醚功能化氧化石墨烯复合材料修饰玻碳电极的工作电极。

进一步的，所述玻碳电极在涂覆悬浊液之前，依次用0.2μm和0.03μm的氧化铝粉末进行抛光处理，然后依次在硝酸溶液、超纯水和丙酮中超声3-5min，氮气吹干。

本发明还提供所述的电化学传感器进行钾离子检测的方法，将工作电极放入电解液中，在频率范围为10⁶Hz-0.01Hz，振幅为5mV，初始电压为开路电压，静置时间为30s时，使用电化学阻抗法对不同浓度的钾离子进行检测。

进一步的，所述钾离子的浓度为10^-15-10^-4Mol/L。