[发明专利]一种Au修饰电极及其制备和在As(III)检测中的应用

说明书

本发明涉及一种Au修饰电极及其制备和用于As(III)检测。本发明Au修饰电极包括基底电极碳电极、设置于所述基底电极外表面的巯基化合物、设置于所述巯基化合物外表面的金染液处理的金纳米粒子AuNPs；Au修饰电极的粗糙度R_f为1～3；修饰电极表面富含S、N配体，能稳定负载Au界面和富集砷。本发明Au修饰电极制备通过CV电化学氧化聚合、吸附金纳米粒子、金染液处理得到。应用本发明Au修饰电极电化学ASV方法检测As(III),活性好，检测下限低，具有较灵敏的As(III)→As(V)溶出信号，可避免其他杂质的溶出峰干扰。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体涉及一种巯基聚合物负载Au修饰碳电极及其制备和用于检测As(III)的方法。

背景技术

砷是自然界中分布广泛的一种金属。砷有毒，是一种致癌元素，对人体和生态环境均有较大伤害。当它在人体中聚积到一定量时，可导致DNA损伤、皮肤癌、肺癌等。人类活动和自然地质活动使砷污染分布广泛，其高扩散性和生物富集等特性，导致砷污染成为了全球性问题。一些地区特殊的地球化学环境导致土壤和地下水层砷的含量偏高，砷含量较高的地下水用于农业灌溉和饮用可导致砷中毒地方病流行。不同形态砷的毒性有差异，一般认为无机As(III)的毒性最大。世界卫生组织规定饮用水中砷含量不超过10 ppb。因而快速检测无机As(III)对环境监测、食品安全、医学临床诊断具有重要意义。

电化学方法测As(III)，操作方便，仪器简单，对实验平台要求不高，使用和维护成本低，且可实现快速实时检测。阳极溶出伏安法(ASV)测As(III)是一种常用的电化学方法。ASV测As(III)的工作电极主要是Pt和Au及其修饰电极。Pt电极可直接测As(III)→As(V)的氧化电流信号，但是Pt电极对As(0)亲和力较大，导致电极表面沉积的As(0)较难氧化溶出，其溶出峰变宽，峰电流较低。Au电极对As(0)亲和力适中，能够形成Au-As金属间化合物，ASV测As(III)时，能够得到比较灵敏的As溶出峰。Au修饰电极ASV测As(III)，灵敏度更高，因而得到广泛应用。Au及Au修饰电极上ASV检测As(III)时，阴极富集时产生As(0)覆盖在Au表面，由于As(III)的还原需要Au位点催化，内层沉积的As(0)影响后续As(III)的还原，导致As(0)在Au表面的沉积数量有限。此外，由于As(III)的电化学活性低，Au及Au修饰电极ASV检测As(III)时，对Au电极的形貌和活性有较高要求，且As(0)→As(III)的溶出峰信号较高，而As(III)→As(V)的溶出信号较低，导致低电位区杂质峰对分析信号有明显干扰。

综上，研发一种活性好，导电性能佳、灵敏度高，抗干扰能力强的修饰电极，对于应用电化学方法检测As(III)具有重要的意义。

发明内容

针对解决Au修饰电极电化学测As(III)，灵敏度低，As(0)→As(III)的溶出峰信号易干扰，As(III)→As(V)溶出信号弱的问题，本发明提供一种巯基聚合物负载Au修饰碳电极及其制备方法和用于检测As(III)，以期望增大修饰电极的表面积，提高活性，减少低电位区杂质峰的干扰，得到较灵敏的As(III)→As(V)溶出信号和较低的检测下限。

本发明第一方面在于提供一种Au修饰电极，所述修饰电极包括：基底电极碳电极CE、设置于所述基底电极外表面的巯基化合物聚合物p-MC、设置于所述巯基化合物聚合物外表面的金染液HAuCl₄-NH₂·OH处理的金纳米粒子AuNPs；

所述巯基化合物为2,5-二巯基1,3,4-噻二唑DMcT或三聚硫氰酸TMT。

所述Au修饰电极是通过碳电极CE上电氧化聚合2,5-二巯基1,3,4-噻二唑DMcT或三聚硫氰酸TMT，吸附金纳米粒子AuNPs，用金染液HAuCl₄-NH₂OH处理制得。