[发明专利]一种碳材料修饰的工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品、卫生、环境等电化学分析检测领域，特别是涉及一种碳材料修饰的工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法。

背景技术

重金属污染直接危害人体健康，并导致环境质量恶化，尤其是其中铅、汞、镉、铬以及类金属砷等五种危害最大。电化学检测重金属元素相对于原子吸收光谱法、原子荧光法、紫外可见分光光度法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法等其他方法来说，具有设备简单，操作方便，灵敏度高等优点，在食品、卫生、环境等领域有着重要的应用价值。

目前用于电化学检测砷及重金属的专利中，有用海藻酸功能化石墨烯（CN 104391030 B）、环糊精/石墨烯纳米复合物（CN 103235019 B）、镀有示膜的工作电极（CN 103592356 A）、氮掺杂碳纳米管响应膜的工作电极作为工作电极（CN 103954667 A）、沉积聚苯肢和2–巯基乙炕磺酸钠的有序介孔碳（CN 103983681 A）、Nafion– 碳纳米管混合物（CN 102135518 A）、氮掺杂石墨烯修（CN 105067691 A）、金–硒复合纳米材料（CN 103675059 B）、改性氧化石墨烯（CN 105717174 A）、巯基修饰的汞特异性寡核苷酸（CN 102706940 A）等材料来修饰工作电极的。不难发现，这些专利技术提供的工作电极负载的有效成分要么材料价格相对较高，要么工作电极的制备过程相对复杂、繁琐，这些因素都制约了电化学方法检测微量乃至痕量砷及重金属元素的应用推广普及。

本专利以石墨、炭黑、活性炭等常见碳材料来修饰工作电极分析检测微量及痕量砷及重金属元素，所用材料价廉易得，修饰过程简单快捷，灵敏度高，性能稳定，有很强的推广应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对目前电化学方法检测微量及痕量砷和重金属过程中，工作电极选择的实际应用存在的不足，提供一种碳材料修饰的工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种碳材料修饰的工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法，包括所述工作电极为石墨、炭黑、活性炭中一种或者多种组合，制备方法如下: 一定质量的碳材料加入到乙醇、异丙醇或水等溶剂中超声分散，室温干燥后即可进行测试，继续滴加微量nafion 到工作电极表面或者上述碳材料溶液中分散，或者在待测离子溶液中添加铋离子，均可以提高检测范围。碳材料在电极上的负载量0.5 ug～100 ug，优选5～50 ug。滴涂DuPont 5% nafion溶液或者加入到溶液中继续分散以及待测溶液中加入Bi³⁺离子均可显著提高检测范围，nafion溶液的滴涂量为0.1～10 uL，优选1～3 uL；nafion溶液的加入量为1～1000 uL / mL待测液，优选：1～10 uL / mL待测液，优选50～500 uL / mL待测液；检测溶液中Bi³⁺离子与待测元素的摩尔的比例为0.1～1000，优选2～200。

所述的电化学检测方法的电极体系包括两电极或三电极体系。

所述的电化学分析方法采用溶出伏安法包括差分脉冲溶出伏安法、方波溶出伏安法、线性扫描溶出伏安法等相关方法。

所述的检测范围为微量及痕量砷和重金属。其中，重金属优选铅、铬、汞、镉、铜、锌。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、工作电极涂覆材料来源丰富，容易获得，价格低廉，并且工作电极制备过程简单，仅需要将石墨、炭黑、活性炭等在乙醇、异丙醇或水等溶剂中分散后滴涂到抛光后的工作等电极上干燥后即可。

2、适当添加微量nafion 在制备好的工作电极上，以及在待检测物质的溶液中适当加入一定量的Bi³⁺，可以显著提高检测范围和灵敏度。

3、电化学测试过程简单，测试时间短，稳定性和重现性好，可同时检测几种元素。能够解决电化学方法快速检测微量及痕量砷和重金属的实际应用问题。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

工作电极制备：5 mg炭黑加入到2 mL的乙醇中超声分散40分钟，密封保存待用。每次使用前超声分散均匀，用微量进样器抽取6 uL即15 ug的悬浮液滴加到抛光后玻碳电极表面，室温静置干燥后滴加2 uL的杜邦膜溶液（DuPont 5% nafion溶液）至电极表面，自然干燥后待用。