[发明专利]一种用于水中氨氮直接电化学检测的敏感电极及其制备方法

说明书

一种用于水中氨氮直接电化学检测的敏感电极及其制备方法，属于电化学传感技术领域。是以碳材料为支撑电极，将碳材料裁剪后在清洗溶液中进行超声清洗；再以一种第四周期过渡金属化合物和一种第六周期过渡金属化合物的混合水溶液为电解液，通过电化学沉积法在碳材料表面沉积双金属；然后在30～50℃条件下干燥1.5～3.0h得到敏感电极；最后敏感电极在三电极体系下进行水中的氨氮检测。本发明成功制备出了能够实现快速直接检测氨氮的敏感电极，一定程度上改善了检测过程复杂，检测时效性差等缺陷，具有较高灵敏度、高抗干扰性以及环境友好等优点。

技术领域

本发明属于电化学传感技术领域，具体涉及一种用于水中氨氮直接电化学检测的敏感电极及其制备方法。

背景技术

随着我国经济及工农业的快速发展，化肥农药大量不合理的使用以及工业废水、生活污水的大量排放，使得江河湖泊等水体被污染化程度越来越高。其中氨氮、磷是导致水体富营养化的主要污染物，对水生生物尤其是水产鱼类的幼体具有较大的毒害，因此对水体中的氨氮进行直接快速的检测十分有必要。

水体中的氨氮是以游离氨(NH₃)或铵盐(NH⁴⁺)形式存在的，是我国水质污染物总量控制指标之一。当溶液中的pH较大时，水中的游离氨比例较高，溶液中pH较低时，铵盐比例较高。水中的游离氨毒性比铵盐大几十倍。

目前针对氨氮检测的技术主要有以下几种：纳氏试剂法、水杨酸法、气象分子吸收光谱法等。纳氏试剂法是一种传统的检测氨氮的方法，其检测范围广、检测批量大。但缺点也很明显，检测产物中含汞，有毒性，若处理不当会对水体造成二次污染。而水杨酸法避免了对水体的二次污染，且具有较高的检测灵敏度，但是由于其检测步骤复杂，过程繁琐，并且需要对水体采样运输到实验室等地进行检测，很难保证前后的一致性，难以实现氨氮的快速准确的检测。

现有的检测方法还有电化学检测，其中基于氨气敏电极法设计的电化学检测氨氮的电极具有较广泛的应用，氨气敏电极法操作简单，准确度较高，但是电极中的电解液及半透膜需要经常更换，另外氨气敏电极法属于氨的二次检测，而不是直接检测，其根本原因在于氨的氧化电位过高，氧化峰无法出现在常规电势窗口，导致不易于直接检测。

发明内容

本发明旨在弥补上述电化学检测方法带来的缺陷，提供了一种用于水中氨氮直接电化学检测的敏感电极及其制备方法。

本发明通过电化学沉积法，在柔性碳基底上电化学沉积双金属，制备双金属/碳材料复合电极，用于水中氨氮的直接电化学检测。

本发明所述的一种用于水中氨氮直接电化学检测的敏感电极的制备方法，其步骤如下：

(1)以碳材料为支撑电极，将碳材料裁剪后在清洗溶液中进行超声清洗；

(2)以一种第四周期过渡金属化合物和一种第六周期过渡金属化合物的混合水溶液为电解液，通过电化学沉积法在步骤(1)得到的碳材料表面沉积双金属；

(3)将步骤(2)得到的表面沉积双金属的碳电极于30～50℃条件下干燥1.5～3.0h得到敏感电极；

(4)将步骤(3)得到敏感电极在三电极体系下进行水中的氨氮检测。

作为优选，本发明步骤(1)所述的碳材料为碳布、碳纸、多孔碳等。

作为优选，本发明步骤(1)所述的碳材料清洗所用的清洗溶液为甲苯、丙酮、乙醇、二氯甲烷、去离子水、盐酸等溶液中的一种或几种。

作为优选，本发明步骤(1)所述碳材料清洗，每种溶液的清洗时间为1～30min。

作为优选，本发明步骤(2)中所述的一种第四周期过渡金属化合物为NiSO₄、NiCl₂或FeCl₃；