[发明专利]一种用于银离子检测的光电化学法

说明书

技术领域

本发明涉及分析检测领域，具体说是一种用于银离子检测的光电化学法。 

背景技术

银是常见的重金属污染物之一，银中毒的症状包括头疼、皮肤刺激性、胃疼、器官水肿甚至死亡。银离子和单质银是两种最常见的银的存在形态，其中前者无疑是毒性最大的。这主要是由于银离子可与人体组织器官中一些含巯基的酶作用，使其失活，从而干扰人体组织新陈代谢。因此，建立有效的银离子的检测方法是十分必要的。检测银离子的传统方法有很多，例如原子吸收光谱法、等离子体原子发射光谱法、等离子体-质谱法等仪器分析方法。然而这些方法设备昂贵，无法区分银的形态，操作复杂且耗时。近年来，荧光、比色等光学法和电化学检测银离子取得了很大进步，但是他们通常需要使用有机荧光团、CdX(X=S,Se,Te)量子点、纳米金、纳米碳或者DNA酶等材料或者上述材料组合。尽管与上述仪器分析方法相比，这些方法更简单、灵敏度高或者选择性好，但这些材料通常都需要预先制备且在使用DNA酶时还需要加入适当的底物，而这在一定程度上都增加了这些方法的复杂性。因此，寻求更简便、经济而又有效的银离子检测方法依然面临诸多挑战。

由于其检测装置价格低廉，作为一种新颖的测试方法，光电化学检测方法已成为电分析化学领域颇有前景的方法。它的检测信号通常是光电流而激励信号则是光源，两者分离而使其具有类似电致化学发光、化学发光等一样的高灵敏度。与单一的半导体构成的光电信标相比，半导体异质结更能有效促进电子、空穴的分离。为拓宽一些宽带隙半导体的光谱吸收范围，提高光电转化效率，很多可见光响应或者窄带隙半导体已经用于光电传感，如CdX(X=S,Se,Te)量子点，有机小分子如联吡啶钌、卟啉、酞菁、羧基苝，导电聚合物如聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺等。上述材料在用于光电传感之前皆需预先制备。AgX(X=Br,I) 也是一种具有可见光响应的半导体材料，他们在等离子体光催化中的应用所表现出的卓越性能颇为引人注目。近来，一维金属氧化物半导体材料被视为最有吸引力的功能材料之一，并在光催化、生物传感和太阳能电池领域有广泛的研究。其中，一维ZnO兼具有较高的载流子迁移率、大的比表面积、快速的电子传输通道和有效的光散射能力，并且廉价、无毒且具生物相容性。尽管在光电转化率上还逊色于TiO₂，但考虑到其易于结晶和异向生长，从而具有丰富的制备方法，它已被视为最有望取代TiO₂的宽带隙半导体材料。但是目前尚无AgX或者一维ZnO用于光电传感的应用报道。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够显著地促进载流子对的有效分离的用于银离子检测的光电化学法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于银离子检测的光电化学法，该方法包括如下步骤：

（1）通过电化学沉积法制备ZnO 纳米棒阵列电极；

（2）基于C-Ag⁺-C的特异性络合作用并通过层层组装的方法构建Ag⁺的光电化学传感器；再对上述光电化学传感器原位生成AgBr，之后进行水洗，得到AgBr增强的光电化学传感器；

（3）将步骤（2）中得到的光电化学传感器于0.1 mol L^-1磷酸盐缓冲溶液中，在偏电位0.2 V及250W卤钨灯辐射下采用光电流-时间方法检测不同浓度的银离子。

优选地，步骤（1）中，首先，ITO电极分别用1mol L^-1NaOH和30% H₂O₂清洗，再分别用丙酮和超纯水洗涤，然后在一个常规的三电极体系中，从70-90℃的0.25-1.0 mmol L^-1 Zn(NO₃)₂·6H₂O 和0.1 mol L^-1 KNO₃ 混合溶液中在相对于标准银-氯化银电极的电压为-0.8~ -1.0 V时电沉积0.5-2小时，直到获得ZnO纳米棒直径达到200-300 nm且长度达到0.5-1.0 μm；ITO电极有效几何面积为φ5 mm；然后将上述ZnO纳米棒阵列电极在110℃热处理0.5-2个小时，以使ZnO与ITO电极导电基底紧密接触，即得到所述ZnO 纳米棒阵列电极。

上述ITO电极的规格宽度×长度为1 cm × 4 cm。

优选地，上述步骤（2）的操作包括如下步骤：