[发明专利]应用于痕量检测重金属离子装置及其检测方法

权利要求书

1.应用于痕量检测重金属离子装置，其特征在于：包括电化学工作站和微传感器；微传感器与电化学工作站信号连接，通过微传感器采集待测溶液的重金属离子浓度并产生电信号，电化学工作站对电信号做进一步分析并计算出对应的浓度；微传感器的检测尖端涂有一层FLEMION高分子膜，FLEMION高分子膜表面均匀镶嵌有超顺磁性离子印迹聚合物微球Fe₃O₄@SiO₂@IIP。

2.根据权利要求1所述的应用于痕量检测重金属离子装置，其特征在于：所述的超顺磁性离子印迹聚合物微球Fe₃O₄@SiO₂@IIP，包含三层核壳结构，最内层为超顺磁性Fe₃O₄，第二层为SiO₂，最外层为离子印迹聚合物IIP。

3.根据权利要求2所述的应用于痕量检测重金属离子装置，其特征在于，所述的离子印迹聚合物IIP的制备方法，以硝酸铅为模版分子，咪唑与4-乙烯基吡啶为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯EGDMA为交联剂，偶氮二异丁腈AIBN为引发剂在Fe₃O₄@SiO₂的表面包裹一层离子印迹聚合物，具体包括以下步骤：

步骤一：将模版分子硝酸铅溶液、功能单体4-乙烯基吡啶、功能单体咪唑以1：8：2的摩尔比分散在甲醇中，在氮气保护下机械搅拌1小时；

步骤二：将Fe₃O₄@SiO₂、交联剂乙二醇二甲基丙烯酸酯EGDMA、引发剂偶氮二异丁腈AIBN以15：24：1的质量比加入到步骤一制备的混合物中；在这过程中，持续通氮气防止产物氧化；在油浴条件下，保持70℃机械搅拌持续反应24小时；

步骤三：反应结束后，用磁铁分离产物，用甲醇多次洗涤以除去副产物，用稀盐酸溶液洗涤以除去模板分子，反复多次直至溶液中无法检测出模板分子；再用蒸馏水洗涤Fe₃O₄@SiO₂@IIP，最后在50℃的真空烘箱中干燥24小时。

4.根据权利要求1所述的应用于痕量检测重金属离子装置，其特征在于，所述的微传感器的制造方法，以铂丝、毛细玻璃管、FLEMION高分子膜、超顺磁性离子印迹聚合物微球Fe₃O₄@SiO₂@IIP为原料制备微传感器,包括以下步骤：

步骤一：在铂丝与碳棒之间加直流电压，在氰化钾溶液中对铂丝尖端进行电腐蚀，使得铂丝尖端处直径小于10μm；

步骤二:将腐蚀后的铂丝放入毛细玻璃管中，将该毛细玻璃管固定在加热线圈附近，缓慢升高加热线圈的温度，使毛细玻璃管融化并在重力作用下均匀包裹铂丝，形成微传感器的检测尖端；

步骤三：固定毛细玻璃管，使用磨针仪将包裹在铂丝尖端的毛细玻璃管的一个端部磨平，使铂丝尖端裸露；

步骤四：将铂丝的另一端与铜丝相连接，铜丝一部分设置在毛细玻璃管内，一部分伸出毛细玻璃管；

步骤五：在铜丝与碳棒之间加一定的直流电压，在氰化钾溶液中再次对铂丝尖端进行腐蚀，以便后续涂覆PSFA高分子膜；

步骤六：将铂丝先后放入超纯水及丙酮中分别超声5分钟，并晾干；

步骤七：取Fe₃O₄@SiO₂@IIP分散到Nafion FLEMION Polymer中，充分搅拌使其分散均匀；Nafion FLEMION Polymer即全氟磺酸聚合物

步骤八：将铂丝尖端在步骤七制备的溶液中蘸一下，使尖端完全被FLEMION膜包裹，隔尘放置24h，再用超纯水冲洗微传感器表面，氮气吹干待用。

5.根据权利要求1所述的应用于痕量检测重金属离子装置的检测方法，其特征在于，所述的重金属离子检测方法，包括以下步骤：

步骤一，将参比电极、微传感器的工作电极和对电极连接在电化学工作站上，在电解槽中加入氯化钾溶液，通过循环伏安法检测电流响应；

步骤二，根据所得电流响应与待检测溶液的标准溶液浓度之间的关系，绘制标准工作曲线；

步骤三，改变溶液PH值，记录标准溶液浓度不变时，微传感器所得电流相应与溶液PH之间的关系，绘制标准工作曲线；

步骤四，改变溶液温度，记录标准溶液浓度不变时，微传感器所得电流相应与溶液温度之间的关系，绘制标准工作曲线；

步骤五，获取待检测溶液的浓度、温度、PH值，并根据所绘制的工作曲线，计算出待检测溶液中重金属离子的浓度。