[发明专利]基于方波溶出伏安法和三电极传感器快速测定铜的方法

摘要

本发明公开了属于环境监测技术领域的一种基于方波溶出伏安法和三电极传感器快速测定铜的方法。该方法的具体步骤为清洗电极基板后干燥冷却；向电极基板上涂敷导电银浆形成3个电极条，干燥并冷却；然后涂敷导电碳浆，形成参比电极、工作电极、对电极和电极工作区，干燥并冷却；然后涂敷绝缘浆成为绝缘膜，干燥冷却后即可得到三电极传感器。清洗三电极传感器后连接电化学工作站，设定方波溶出伏安法的检测条件，分别测定铜离子标准液和待测液的溶出峰电流值，可以得到铜离子浓度与溶出峰电流值之间的线性方程，通过线性方程即可得到待测液的浓度值。本发明的有益效果是三电极传感器的制作成本低，检测时样品需要量更少，快速、灵敏且便宜有效。

主权项

一种基于方波溶出伏安法和三电极传感器快速测定铜的方法，其特征在于，该方法的具体步骤如下：(1)选择长度为40mm，宽度为15mm，厚度为2mm材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯的电极基板（ 1） ，用去离子水清洗三次，用无水乙醇清洗三次，于50℃干燥箱中干燥3小时，然后冷却至20℃；(2)向步骤(1)中的电极基板（ 1） 上涂敷导电银浆形成参比电极条（ 2） 、工作电极条（ 3） 和对电极条（ 4） ，该三个电极条的长度均为25mm，宽度均为2mm；在涂敷导电银浆时从电极基板（ 1） 的底部开始，先涂敷中间的工作电极条（ 3） ，工作电极条（ 3） 的位置在电极基板（ 1） 的中间，其中心线与电极基板（ 1） 的中心线重合，然后在工作电极条（ 3） 的左侧间隔3mm涂敷参比电极条（ 2） ，在工作电极条（ 3） 的右侧间隔3mm涂敷对电极条（ 4） ，涂敷完毕后置于130℃干燥箱中干燥35分钟，然后冷却至20℃；(3)向步骤(2)中的电极基板（ 1） 上涂敷导电碳浆，先在电极基板（ 1） 的下部开始涂敷参比电极（ 5） 、工作电极（ 6） 和对电极（ 7） ，该三个电极的长度均为10mm，宽度均为2mm，其中参比电极（ 5） 与参比电极条（ 2） 的位置相同，工作电极（ 6） 与工作电极条（ 3） 的位置相同，对电极（ 7） 与对电极条（ 4） 的位置相同；然后在电极基板（ 1） 的上部涂敷外半径为6.83mm，内半径为4.52mm的圆环（ 8） ，圆心位于基板中心线，且与电极基板（ 1） 顶部的距离为12.9mm，圆环角度为208°，经过圆心于顶部平行从左侧开始向右旋转208°；然后涂敷对电极连接线（ 9） ，对电极连接线（ 9） 的底部与圆环（ 8） 外侧底部的距离为4mm，与圆环（ 8） 内侧底部的距离为5.16mm，其宽度2mm，其位置与对电极条（ 4） 重合；然后涂敷电极工作区（ 10） ，其为半径1.5mm的实心圆，圆心与圆环（ 8） 的圆心重合；然后涂敷工作电极连接线（ 11） ，工作电极连接线（ 11） 的底部与电极工作区（ 10） 的圆心距离为7.26mm，其宽度为2mm，其位置与工作电极条（ 3） 重合；涂敷完毕后置于130℃干燥箱中干燥35分钟，然后冷却至20℃；(4)向步骤(3)中的电极基板（ 1） 上涂敷绝缘浆成为绝缘膜（ 12） ，绝缘膜（ 12） 中每个网格的长度为1.5mm，宽度为0.05mm；在涂敷绝缘膜（ 12） 时从电极基板（ 1） 的顶部开始，并且绝缘膜（ 12） 底部与电极基板（ 1） 顶部之间的距离为35mm，绝缘膜（ 12） 的宽度与电极基板（ 1） 的宽度相同；在涂敷绝缘膜（ 12） 时，不要在与圆环（ 8） 竖直中心线右侧圆环重合的区域内涂敷绝缘浆，也不要在与该区域相对称的左侧区域内涂敷绝缘浆；同时也不要在与电极工作区（ 10） 尺寸及位置都相同的实心圆内涂敷绝缘浆；涂敷完毕后经紫外线照射35分钟后置于120℃干燥箱中干燥30分钟，然后冷却至20℃，即可得到三电极传感器；(5)重复步骤(1)至(4)，制备50个三电极传感器，置于4℃冰箱中干燥保存备用；(6)用高纯水将氯化铜配制成浓度为200mg/L的储备液，然后用高纯水稀释储备液，配制成浓度为5mg/L的使用液，再用高纯水稀释使用液，配制成浓度分别为0.02mg/L，0.05mg/L，0.1mg/L，0.3mg/L和0.5mg/L的标准液；(7)从步骤(5)保存备用的三电极传感器中拿取一个三电极传感器，用去离子水将该三电极传感器在超声波清洗器中清洗5分钟后晾干，将三电极传感器底部的参比电极（ 5） 、工作电极（ 6） 和对电极（ 7） 分别连接电化学工作站的参比电极、工作电极和对电极，然后设定方波溶出伏安法的检测条件如下：频率为35Hz，电位增量为3mV，方波振幅为200mV，沉积电位为‑1.2V，沉积时间为600s；(8)向步骤(7)三电极传感器的电极工作区（ 10） 中滴加100μl pH＝4.5的醋酸缓冲溶液和100μl 0.5mol/L的氯化铵作为支持电解质，并搅拌均匀；(9)向步骤(8)三电极传感器的电极工作区（ 10） 中加入100μl浓度为0.02mg/L的铜离子标准液，然后测定其溶出峰电流值；(10)重复步骤(7)至(8)，分别向步骤(8)三电极传感器的电极工作区（ 10） 中加入100μl浓度为0.02mg/L，0.05mg/L，0.1mg/L，0.3mg/L和0.5mg/L的铜离子标准液，然后分别测定其溶出峰电流值；(11)根据各个不同标准液浓度及与之相对应的溶出峰电流值，可以得到铜离子浓度与溶出峰电流值之间的线性方程；(12)重复步骤(7)至(8)，向步骤(8)三电极传感器的电极工作区（ 10） 中加入100μl待测液，测定其溶出峰电流值，根据线性方程得到所测溶出峰电流值对应的浓度值。