[发明专利]一种应用于大浓度范围铜离子检测的电化学传感器

说明书

本发明公开了一种应用于大浓度范围铜离子检测的电化学传感器，属于电化学传感器技术领域。所述电化学传感器的工作电极为多孔丝网印刷碳电极，其表面修饰有单壁碳纳米管，多孔丝网印刷碳电极的孔隙率为20‑60％、孔径为100‑3000nm。本发明提供的工作电极的多孔结构提高了铜离子的负载量，可检测高浓度铜离子，线性检测范围为0.1‑150ppm，同时具有优良电子传递能力的单壁碳纳米管提高了传感器灵敏度。本发明小巧便携，成本低，适用于环境水体、饮用水及农产品中高浓度铜离子的现场快速检测。

技术领域

本发明涉及电化学传感器技术领域，具体涉及一种应用于大浓度范围铜离子检测的电化学传感器。

背景技术

铜是地球上大多数动植物所必需的元素，在生物的生长过程中起着重要作用。由于铜的生物毒性远低于汞、铅、镉、铬等重金属，因此铜的最大允许含量远高于其他重金属。但铜也可能通过长期的生物累积对生态系统和人体产生有害的重金属毒性影响。摄入过量的铜离子会对人体产生剧毒，导致多种健康问题，如胃肠道不适、肝肾损害、高血压和呼吸频率高以及严重的神经退行性疾病等。

目前，检测铜离子的方法主要有原子吸收光谱法，电感耦合等离子体质谱，电感耦合等离子体原子发射光谱法，X射线荧光光谱法等，但这些方法存在样品前处理复杂、操作繁琐、仪器昂贵等缺点。

电化学传感器由于仪器简单、便宜、便携、检测限低、响应快等优点，受到了越来越多的关注，已被用于铜离子检测。如,Takeuchi等人应用2-氨基噻唑有机官能化二氧化硅修饰的固体石蜡基碳糊电极测定乙醇燃料样品中的Cu²⁺，线性范围为10～340μg/L(10～340ppb)，检测下限为4.2μg/L[Takeuchi,R.M.；Santos,A.L.；Padilha,P.M.；Stradiotto,N.R.,Copper determination in ethanol fuel by differential pulse anodicstripping voltammetry at a solid paraffin-based carbon paste electrodemodified with2-aminothiazole organofunctionalized silica.Talanta 2007,71,(2),771-777.]。Wan等人提出了用金纳米粒子(AuNPs)修饰丝网印刷金电极(SPGE)来快速检测铜离子，线性检测范围为20～300μg/L(20～300ppb)，检测下限为1.6μg/L[Wan,H.；Sun,Q.；Li,H.；Sun,F.；Hu,N.；Wang,P.,Screen-printed gold electrode with goldnanoparticles modification for simultaneous electrochemical determination oflead and copper.Sensors and Actuators B:Chemical 2015,209,336-342.]。Xu等人利用金纳米粒子(AuNPs)修饰玻碳电极(GCE)对Cu²⁺进行电化学检测，发现Cu²⁺检测的线性检测范围为40.8～180μg/L(40.8～180ppb)，检测下限为40.3μg/L[Xu,X.；Duan,G.；Li,Y.；Liu,G.；Wang,J.；Zhang,H.；Dai,Z.；Cai,W.,Fabrication of Gold Nanoparticles byLaser Ablation in Liquid and Their Application for SimultaneousElectrochemical Detection of Cd²⁺,Pb²⁺,Cu²⁺,Hg²⁺.Acs Appl Mater Inter 2014,6,(1),65-71.]。