本发明专利技术涉及一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，该方法中涉及的电化学传感器是由工作电极、对电极、参比电极、电解池及电化学工作站组成，工作电极是由玻碳电极基底，Nafion膜和有序管状介孔碳/氨基芘复合物组成，其中工作电极以玻碳电极为基底电极，在其表面修饰Nafion/有序管状介孔碳/氨基芘复合物膜。该方法中的电化学传感器结合了管状介孔碳大比表面、Nafion及氨基蓖可有效吸附重金属离子的特点，可在极大范围内检测铅离子，检测上线达到500μg/L。该方法重现性好，抗干扰能力强且稳定性高，可用于铅离子现场分析。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属离子电化学传感器领域，具体是利用电化学传感器检测铅离子的方法。
技术介绍
近年来，随着工农业以及经济迅猛发展，大气、土壤、水体中均存在重金属(ρ>5g/cm3)污染，重金属污染已经成为危害最大的环境污染问题之一。重金属污染物在环境中难以降解，并且能在动物和植物体内长期停留与积累，通过食物链逐步富集，进入人体后浓度成千上万倍地增加，极大地损害着居民的健康。以铅污染物为例，新疆煤炭及矿产资源丰富，在开采及使用过程中，不可避免地带来铅的污染。有关调查研究显示：目前新疆乌鲁木齐市以及石河子市等地已经受到铅离子的污染。因此，实现重金属特别是铅离子的检测对确保全疆人民的安全，具有重要的意义。一些成熟的方法如光谱、色谱、电感耦合等离子体质谱法等已经被用于检测铅金属离子。但是，在这些方法中，有些存在仪器价格昂贵，运行费用高，不易携带等缺点，有些则需要复杂的前处理。因此，不易实现在线、实时、连续的重金属检测。电化学方法(即电化学传感器)易于实现自动化、便携化，有望实现在线、实时、连续的污染物检测。已被证明，在重金属铅离子检测方面，该方法有高的准确性和低的检测限。此外，对于实际样品检测来说，电化学传感器也给出了令人满意的结果。工作电极作为电化学传感器的核心部件，决定着传感器的传感性能如检测限、稳定性、灵敏度和线性范围等。因此，获得具有高电催化活性、好分散性和长期稳定性的工作电极材料是获得稳定、高效的铅离子电化学传感器的重中之重。
技术实现思路
本专利技术目的在于，提供一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，该方法中涉及的电化学传感器是由工作电极、对电极、参比电极、电解池及电化学工作站组成，工作电极是由玻碳电极基底，Nafion膜和有序管状介孔碳/氨基芘组成，其中工作电极以玻碳电极为基底电极，在其表面修饰Nafion/有序管状介孔碳/氨基芘复合物膜。该方法中的电化学传感器结合了管状介孔碳大比表面、Nafion及氨基蓖可有效吸附重金属离子的特点，可在极大范围内检测铅离子，检测上线达到500μg/L。该方法重现性好，抗干扰能力强且稳定性高，可用于铅离子现场分析。本专利技术所述的一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，该方法中涉及的电化学传感器是由工作电极、对电极、参比电极、电解池及电化学工作站组成，工作电极(2)是由玻碳电极基底(6)，Nafion膜(7)和有序管状介孔碳/氨基芘(8)组成，工作电极(2)、对电极(3)和参比电极(4)的一端分别连接在电化学工作站(1)上，工作电极(2)、对电极(3)和参比电极(4)的另一端分别放置在电解池(5)中的电解液中，电解池(5)中的电解液为含有待测铅离子的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，参比电极(4)为银或氯化银电极，对电极(3)为铂丝，具体操作按下列步骤进行：管状有序介孔碳/氨基芘复合物的制备：a、将糠醇、三甲基苯、草酸的混合溶液孕注到有序介孔二氧化硅SBA-15的孔道中，经温度50℃和90℃各加热24小时，所得黄色粉末放入瓷舟，将瓷舟放入管式炉，在温度850℃退火4小时，得到黑色粉末，再用氢氟酸溶液浸泡，搅拌24小时，过滤留取黑色粉末，用去离子水洗涤，放入烘箱温度60℃干燥，即得到管状有序介孔碳，再将氨基芘和管状有序介孔碳超声复合得到分散性良好的管状有序介孔碳/氨基芘复合物(8)；工作电极的制备：b、将步骤a得到的管状有序介孔碳/氨基芘复合物(8)溶于水中，配制成1mg/L的悬浮液，超声至均匀分散；c、将玻碳电极基底(6)表面进行打磨抛光处理，用乙醇和去离子水清洗后，用移液枪取步骤b中的悬浮液，滴涂到玻碳电极基底(6)上，室温下干燥24小时后，再滴加0.5％的Nafion溶液，经6小时后，得到Nafion/管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底(6)；d、将步骤c中的管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底(6)、参比电极(4)和对电极(3)的一端分别连接到电化学工作站(1)上，再将另一端分别浸入电解池(5)中的含待测铅离子的乙酸-乙酸钠缓冲液中，pH 4.5，加载沉积电位-1.2V的富集电压，时间为120s，在电解池(5)中放置一个磁子，控制搅拌速度，电解液中的铅离子在电场力的作用下，迁移到管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底(6)表面，还原成金属单质，附着在管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底(6)上，完成了原位铅离子富集，得到了工作电极(2)；e、对电化学传感器按常规方法进行抗干扰及稳定性测试；铅离子的检测：f、停止搅拌，静置10s过后，在工作电极(2)上加载一个正向扫描电压，扫描范围是-1-0V，富集的铅单质转变成铅离子溶出，由电化学工作站(1)记录电流-电压变化情况，得到了电流-电压曲线，测定不同铅离子浓度下的溶出峰电流值，以峰电流对待测离子浓度绘制传感曲线图。本专利技术所述的一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，该方法中获得的管状有序介孔碳电极材料具有好的耐酸碱性、高的比表面积(图3a)、好的有序性(图3b)。之后通过氨基芘非共价修饰的有序介孔碳/氨基芘复合物具有良好的分散性(图3c)。该纳米复合物的高比表面、多孔结构和氨基芘中的氮路易斯碱(图3d)可以有效吸附铅离子(路易斯酸)。因此可提高电化学检测重金属的线性范围和传感速度。附图说明图1为本专利技术电化学传感器示意图，其中1是电化学工作站，2为工作电极，3为对电极，4为参比电极，5为电解池；图2为本专利技术的电化学传感器工作电极的示意图，其中6是玻碳电极基底，7为Nafion膜，8为管状介孔碳/氨基芘纳米复合物；图3为本专利技术的管状有序介孔碳及管状有序介孔碳/氨基芘复合物的表征图，其中a为实施例1制备的管状有序介孔碳的氮气吸附表征；b为实施例1制备的管状有序介孔碳的透射电子显微镜表征；c为实施例1制备的管状有序介孔碳及管状有序介孔碳/氨基芘复合物在水中的分散图，其中左边的瓶子为管状有序介孔碳/氨基芘复合物，右边的瓶子为单独的管状有序介孔碳；d为氨基芘的分子结构式，含有氮路易斯碱；图4为本专利技术分析铅离子的差示脉冲阳极溶出伏安曲线及对应的工作曲线图，及它的抗干扰能力与稳定性测试图。具体实施方式实施例1本专利技术所述的一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，该方法中涉及的电化学传感器是由工作电极、对电极、参比电极、电解池及电化学工作站组成，工作电极2是由玻碳电极基底6，Nafion膜7和有序管状介孔碳/氨基芘复合物8组成，工作电极2、对电极3和参比电极4的一端分别连接在电化学工作站1上，工作电极2、对电极3和参比电极4的另一端分别放置在电解池5中的电解液中，电解池5中的电解液为含有待测铅离子的醋酸-醋酸钠缓冲溶液，参比电极4为银或氯化银电极，对电极3为铂丝，具体操作按下列步骤进行：管状有序介孔碳/氨基芘复合物的制备：a、将糠醇、三甲基苯、草酸的混合溶液孕注到有序介孔二氧化硅SBA-15的孔道中，经温度50℃和90℃各加热24小时，所得黄色粉末放入瓷舟，将瓷舟放入管式炉，在温度850℃退火4小时，得到黑色粉末，再用氢氟酸溶液浸泡，搅拌24小时，过滤留取黑色粉末，用去离子水洗涤，放入烘箱温度60℃干燥，即得到管状有序介孔碳，再将氨基芘和管状有序介孔碳超声复合得到分散本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，其特征在于该方法中涉及的电化学传感器是由工作电极、对电极、参比电极、电解池及电化学工作站组成，工作电极（2）是由玻碳电极基底（6），Nafion膜（7）和有序管状介孔碳/氨基芘复合物（8）组成，工作电极（2）、对电极（3）和参比电极（4）的一端分别连接在电化学工作站（1）上，工作电极（2）、对电极（3）和参比电极（4）的另一端分别放置在电解池（5）中的电解液中，电解池（5）中的电解液为含有待测铅离子的乙酸‑乙酸钠缓冲溶液，参比电极（4）为银或氯化银电极，对电极（3）为铂丝，具体操作按下列步骤进行：管状有序介孔碳/氨基芘复合物的制备：a、将糠醇、三甲基苯、草酸的混合溶液孕注到有序介孔二氧化硅SBA‑15的孔道中，经温度50℃和90℃各加热24小时，所得黄色粉末放入瓷舟，将瓷舟放入管式炉，在温度850℃退火4小时，得到黑色粉末，再用氢氟酸溶液浸泡，搅拌24小时，过滤留取黑色粉末，用去离子水洗涤，放入烘箱温度60℃干燥；即得到管状有序介孔碳；在将氨基芘和管状有序介孔碳超声复合得到分散性良好的管状有序介孔碳/氨基芘复合物（8）；工作电极的制备：b、将步骤a得到的管状有序介孔碳/氨基芘复合物（8）溶于水中，配制成1mg/L的悬浮液，超声至均匀分散；c、将玻碳电极基底（6）表面进行打磨抛光处理，用乙醇和去离子水清洗后，用移液枪取步骤b中的悬浮液，滴涂到玻碳电极基底（6）上，室温下干燥24小时后，再滴加0.5%的Nafion溶液，经6小时后，得到Nafion/管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底（6）；d、将步骤c中的管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底（6）、参比电极（4）和对电极（3）的一端分别连接到电化学工作站（1）上，再将另一端分别浸入电解池（5）中的含待测铅离子的乙酸‑乙酸钠缓冲液中，pH 4.5，加载沉积电位‑1.2 V的富集电压，时间为120 s，在电解池（5）中放置一个磁子，控制搅拌速度，电解液中的铅离子在电场力的作用下，迁移到管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底（6）表面，还原成金属单质，附着在管状有序介孔碳/氨基芘负载的玻碳电极基底（6）上，完成了原位铅离子富集，得到了工作电极（2）；e、对电化学传感器按常规方法进行抗干扰及稳定性测试；铅离子的检测：f、停止搅拌，静置10 s过后，在工作电极（2）上加载一个正向扫描电压，扫描范围是‑1‑0 V，富集的铅单质转变成铅离子溶出，由电化学工作站（1）记录电流‑电压变化情况，得到了电流‑电压曲线，测定不同铅离子浓度下的溶出峰电流值，以峰电流对待测离子浓度绘制传感曲线图。...
【技术特征摘要】
1.一种利用电化学传感器检测铅离子的方法，其特征在于该方法中涉及的电化学传感器是由工作电极、对电极、参比电极、电解池及电化学工作站组成，工作电极（2）是由玻碳电极基底（6），Nafion膜（7）和有序管状介孔碳/氨基芘复合物（8）组成，工作电极（2）、对电极（3）和参比电极（4）的一端分别连接在电化学工作站（1）上，工作电极（2）、对电极（3）和参比电极（4）的另一端分别放置在电解池（5）中的电解液中，电解池（5）中的电解液为含有待测铅离子的乙酸-乙酸钠缓冲溶液，参比电极（4）为银或氯化银电极，对电极（3）为铂丝，具体操作按下列步骤进行：管状有序介孔碳/氨基芘复合物的制备：a、将糠醇、三甲基苯、草酸的混合溶液孕注到有序介孔二氧化硅SBA-15的孔道中，经温度50℃和90℃各加热24小时，所得黄色粉末放入瓷舟，将瓷舟放入管式炉，在温度850℃退火4小时，得到黑色粉末，再用氢氟酸溶液浸泡，搅拌24小时，过滤留取黑色粉末，用去离子水洗涤，放入烘箱温度60℃干燥；即得到管状有序介孔碳；在将氨基芘和管状有序介孔碳超声复合得到分散性良好的管状有序介孔碳/氨基芘复合物（8）；工作电极的制备：b、将步骤a得到的管状有序介孔碳/氨基芘复合物（8）溶于水中，配制成1mg/L的悬浮液，超声至均匀分散；c、将玻...
【专利技术属性】
技术研发人员：周生海，王传义，李守柱，
申请(专利权)人：中国科学院新疆理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：新疆;65
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