[发明专利]一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置

说明书

本发明涉及电化学分析技术，具体的说是一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置。以修饰光敏材料的电极作为工作电极，离子选择性电极作为参比电极和Pt作为辅助电极；通过参比电极电位调控工作电极电位，依据光照前后工作电极输出的电流变化，实现对待检测离子的活度变化下的定量/定性测定。本发明利用光电化学以电流为输出信号测定离子选择性电极电位变化，与经典电位法不同，本发明利用电流法对离子活度检测可以达到pA数量级，极大地提高了灵敏度。

技术领域

本发明涉及电化学分析技术，具体的说是一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置。

背景技术

现阶段离子选择性电极(ISE)的电位传感器广泛应用于临床诊断，工业分析和环境监测。在理想情况下，其电位响应遵循能斯特方程。但是该方程对离子活度变化较小时具有相对较差的灵敏度。虽然毛细管电泳、电感耦合等离子体原子发射光谱法和质谱法等先进技术可以高准确度和高精度地检测离子，但是存在复杂的制备程序，高成本，广泛的实验经验和无法进行现场测量的一些固有缺点。随着替代传感概念的引入，已经提出了基于计时电位，库仑电荷，伏安电流和转换时间的新的离子选择性读出策略，以提高电位传感器的灵敏度。Bakker小组在早期工作中证明了电致化学发光(ECL)读出电位离子传感器的方法。在该方案中，用于在工作电极处产生ECL的电势可以通过用作参比电极的离子选择性电极(ISE)来调节。电位计和计时电位信号都可以转换为ECL读数。但该方法的设备比较复杂，需要将工作电极单独放置在检测室，通过盐桥与样品室物理隔离，其虽然具有检测各种离子高灵敏度和选择性的特性，但装置比较复杂\操作复杂、需要特定环境下实现。此外还需要在检测室中额外加入试剂如三丙胺等，构成化学发光体系，以用于产生ECL信号。光电化学(PEC)技术是一种新型的有前景的电化学分析技术，并且不同于电化学方法。在PEC方法中，光活性材料被光源激发，输出信号为电流。光源和检测信号完全分离并以不同的能量形式存在。但本领域技术人员所知若只利用光电化学检测某种离子，需要电极表面物质与待测离子能发生特定的反应，但过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服已有分析技术的不足，提供一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，以修饰光敏材料的电极作为工作电极，离子选择性电极作为参比电极和Pt作为辅助电极；通过参比电极电位调控工作电极电位，依据光照前后工作电极输出的电流变化，实现对待检测离子的活度变化下的定量/定性测定。

进一步的说，将电极插入至检测池内，在恒定电压下通过参比电极电位调控工作电极电位，在待测溶液中使得待测离子能够进入参比电极聚合物敏感膜内产生参比电极电位的变化，进而引起工作电极电位变化，依据光照前后工作电极输出的电流变化；通过光电流与待检测离子之间活度关系，实现对待测样品中待检测离子的活度梯度变化下的定量/定性检测。

所述利用光电化学方法，并以离子选择性电极作为参比电极，可进一步对检测中待检测离子在0.0001-0.1M梯度波动范围下其活度变化的定量/定性检测。

所述于开路电位测量工作电极的电极电位响应，实现对待测离子的检测；

或，利用恒电压器设置固定偏压，使工作电极和参比电极之间有一个固定电压差，通过测量工作电极和对电极之间的电流大小，实现对待测离子的测量。

所述光源为400-800nm的可见光。

所述检测的离子为电解质离子、重金属离子、有机离子或其它阴离子。

所述离子选择性电极为底部涂覆聚合物敏感膜的表面沉积传导层的电极基体；其中，所述聚合物敏感膜由离子载体、聚合物基体材料和增塑剂组成；

所述修饰光敏材料的电极为光敏材料涂敷于电极材料表面。