[发明专利]一种同时痕量检测多种离子的电化学传感器

说明书

本发明公开了一种同时痕量检测多种离子的电化学传感器，包括：工作电极、对电极和参比电极，所述工作电极、对电极和参比电极分别通过导线连接于电化学工作站；所述对电极为铂丝电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为氮掺杂的还原氧化石墨烯纳米复合材料修饰的复合电极。本发明的电化学传感器不仅成功实现了锌离子、镉离子、锡离子及铅离子四种重金属离子的同时痕量检测,而且具有检测快速，灵敏度高等特点，还可用于实际水样中四种重金属离子的同时痕量检测；本发明电化学传感器的制备方法简单,易操作，成本低廉。

技术领域

本发明属于电化学传感器技术领域，涉及重金属离子检测领域，特别涉及一种同时痕量检测锌离子、镉离子、锡离子及铅离子的电化学传感器。

背景技术

近年来，重金属离子由于其高毒性对人类健康和环境构成了威胁，因此受到了广泛的关注。重金属离子是不可以生物降解的，但它们广泛存在于化妆品，化肥，工业产品和家庭用品中。因此，人体会通过各种途径遭受重金属离子的伤害，例如空气，水的污染以及食物链中的生物累积效应。一些重金属离子，比如Zn²⁺和Sn²⁺是生物体所需要的，但当它们在高浓度时就会产生毒性。还有一些重金属离子，例如Cd²⁺和Pb²⁺，即使在较低的浓度下对生物体也是有害的。因此，非常有必要对重金属离子进行快速，简单和灵敏的检测。

原子吸收光谱法，原子荧光光谱法，电感耦合等离子体质谱法等多种分析方法已经用于测定痕量重金属，但是耗时，成本高和预处理复杂的缺点严重限制了它们在实际中的应用。而电化学传感器由于能实现高效、快速、实时检测与分析，并且还具有极好的灵敏度，选择性，适用性，便携性及成本低等优点已广泛应用于环境监测与控制等领域。

低成本，具有较高电导率，较高的机械强度和较大比表面积的二维纳米材料石墨烯已经作为传感材料被用于检测重金属，尤其是功能化石墨烯即：通过在石墨烯表面掺杂氮等杂原子来进一步改善其对重金属离子的响应。例如，Guo等(Zhuo Guo,Dongdi Li,Xianke Luo,Yahui Li,Qinai Zhao,Mengmeng Li,Yangting Zhao,Tianshuai Sun,ChiMa,Journal of Colloid and Interface Science 490(2017)11-22)制备了还原型氧化石墨烯-壳聚糖/聚-L-赖氨酸电极材料，该电极材料可以同时检测Cd²⁺，Pb²⁺和Cu²⁺，检测限分别为0.01μg L^-1,0.02μg L^-1及0.02μg L^-1；Muralikrishna等(S.Muralikrishna,K.Sureshkumar,Thomas S.Varley,D.H.Nagaraju and T.Ramakrishnappa,Anal.Methods,6(2014),8698)使用rGO和L-半胱氨酸纳米复合材料检测到了Cd²⁺，Pb²⁺，Cu²⁺和Hg²⁺，这四种重金属离子的检测限分别为0.366，0.416，0.261及1.113μg L^-1。但是，目前还没有以咪唑作为氮掺杂石墨烯的氮源制备功能化石墨烯纳米复合材料并实现Zn²⁺，Cd²⁺，Sn²⁺和Pb²⁺四种重金属离子同时检测的电化学传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本制备新型功能化石墨烯纳米复合材料的方法并利用该新型纳米复合材料修饰电极组装可用于快速，高灵敏度同步检测溶液中Zn²⁺，Cd²⁺，Sn²⁺和Pb²⁺四种重金属离子的电化学传感器。