[发明专利]一种用于同时或分别检测锌、铅、镉离子的电化学传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种用于同时或分别检测锌、铅、镉离子的电化学传感器，包括电化学工作站、电解池、银/氯化银参比电极、铂片对电极和工作电极，其特征在于，所述工作电极为铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极；

所述铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极的制备方法包括如下步骤：

1）制备掺杂Ni的生物质石墨烯：将镍金属盐加入到水中得到Ni（Ⅱ）催化剂溶液，将Ni（Ⅱ）催化剂溶液加入到微晶纤维素中搅拌30 min，再放入85℃油浴锅中加热搅拌4-6 h至半干状态，将半干产物置于瓷舟内在管式炉中进行高温裂解，反应后的产物用去离子水冲洗三次，在60℃下真空干燥，得到掺杂Ni的生物质石墨烯CSG-Ni；

2）制备生物质石墨烯：将步骤1）制备的CSG-Ni用2-4 mol/L的盐酸热回流处理，然后用去离子水将热回流处理后得到的固体粉末洗涤至中性，在60℃下真空干燥，得到去镍的生物质石墨烯CSG；

3）制备铋基金属有机框架/生物质石墨烯复合材料：将五水合硝酸铋溶解分散于60-90mL无水甲醇中，随后加入有机配体均苯三甲酸，再加入50~600 mg步骤2）制备的CSG，在2500-5000 rpm转速下搅拌0.5-1 h，然后转移至水热反应釜中，在120℃下反应24 h后，经无水甲醇离心洗涤3次，离心转速为6000 r pm，离心时间为5-15 min，在60℃烘箱中进行干燥，得到铋基金属有机框架/生物质石墨烯复合材料Bi-MOF/CSG；

4）制备铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极：将步骤3）制备的Bi-MOF/CSG按照1 mg/mL-3 mg/mL的浓度比例分散于100 µL Nafion溶液和900 µL去离子水混合液中，超声至完全分散状态，随后取5 µL所得混合物滴在玻碳电极上，得到铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极。

2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，步骤1）中，按质量比，微晶纤维素:Ni（Ⅱ）催化剂=1:0.5-2。

3. 根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，步骤1）中，所述管式炉中高温裂解温度为800-1000℃，升温速率为2-5℃/min，反应时间为2-3 h。

4. 根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，步骤2）中，所述热回流处理次数为3-5次，每次回流时间为3-5 h，加热温度为80-100℃。

5.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，步骤3）中，所述五水合硝酸铋和均苯三甲酸投入摩尔比为1:10-12。

6.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，步骤3）中，所述CSG的加入质量为500mg。

7.权利要求1所述的用于同时或分别检测锌、铅、镉离子的电化学传感器的应用，其特征在于，包括如下步骤：

1）构造所述的一种用于同时或分别检测锌、镉、铅离子的电化学传感器，将银/氯化银参比电极、铂片对电极以及工作电极分别接在电化学工作站上，电解池中放置的电解液为pH值为3-7的HAC-NaAC缓冲溶液；

2）在电化学工作站上选择i-t进行预富集，富集电位为-1.5~ -1.0 V，富集时间为250-450 s，富集时对电解液进行搅拌，搅拌速率为400-600 rpm，富集结束后，锌、镉、铅单质会富集到工作电极上；

3）在电化学工作站上选择差分脉冲阳极溶出伏安法，在工作电极上加载一个电压范围-1.3-0.2 V的正向扫描电压，富集在工作电极上的锌、镉、铅单质被氧化为锌、镉、铅离子，溶出到电解液中，由电化学工作站记录电流-电压的变化情况，得到电流-电压曲线，测定不同浓度下的阳极溶出峰电流，并基于金属离子浓度与峰电流间的线性关系进行定量分析，从而获得待测锌、镉、铅离子的浓度，总耗时10-14 min。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤1）中，所述的HAC-NaAC缓冲溶液的pH值为5。

9. 根据权利要求7所述的应用，其特征在于，步骤2）中，所述富集电位为-1.2 V，富集时间为400 s。