一种基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法技术

本申请是关于一种基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法。该方法包括：将待测物溶液加入到一个具有复合电极的光电化学传感器中，通过特异性修饰剂对汞离子进行识别，根据待测物溶液中汞离子与硫离子反应前后，光电化学传感器产生的光电流值变化量推算出汞离子浓度。本申请提供的方案，能够实现对汞离子的高特异性和高灵敏度光电化学传感检测。的高特异性和高灵敏度光电化学传感检测。的高特异性和高灵敏度光电化学传感检测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法
[0001]

[0002]本申请涉及光电化学检测
，尤其涉及基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法。
[0003]
技术介绍

[0004]重金属中毒是关系到人类健康和环境的世界性严重问题。汞离子作为毒性最大的重金属元素之一，即使在浓度很低时是也会给人体健康和自然环境带来巨大的影响。由于汞离子在生物体内具有不可降解、易积累的特性，人体很容易通过食物链传递在体内富集汞离子，从而引发心血管疾病、严重认识障碍等问题，从而威胁到人体的健康。因此，对日常环境，特别是水体中的汞离子进行检测是十分有必要的。
[0005]相关技术中，常用的汞离子检测方法有原子吸收光谱法，该方法通过酸消解或催化酸消解使汞转为离子状态，在强酸性介质中以氯化亚锡还原成元素汞，以氮气或干燥空气作为载体，将元素汞吹入汞测定仪，进行原子吸收值的测定，基于吸收值推算出汞含量。该方法能够对汞离子进行高灵敏度检测，但是以上方法操作复杂、成本高、设备昂贵且检测时间长，并不适合汞离子的现场检测。
[0006]基于上述情况，现有技术中提出了一种基于汞离子与有机试剂直接或间接络合原理产生吸光度变化和基于汞离子的氧化还原性质的光电化学传感器技术对汞离子进行检测，该方法简单、经济且快速，但由于生态环境中汞离子总是伴随着大量其他离子存在，且单一材料的光电传感器光电转化效率较差，光电流较小，所以在实际应用中，仍存在以下缺陷：1.缺少对汞离子的特异性识别机制，无法进行特异性检测；2.传感器光电转化能力不够导致光电化学传感器灵敏度较低，从而导致检测结果不准确和不稳定。
[0007]
技术实现思路

[0008]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种基于光电化学传感器的汞离子浓度检测方法，该方法基于具有复合电极的光电化学传感器和能与汞离子特异性结合的修饰剂对待测物进行汞离子浓度的检测，能够实现对汞离子的高特异性和高灵敏度光电化学传感检测。
[0009]本申请提供一种基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，包括：将待测物溶液加入至光电化学传感器中；所述光电化学传感器包括：复合电极和电解质溶液；所述复合电极为通过碳量子点CQDs进行改性得到的改性二氧化钛TiO2电极；所述改性TiO2电极的表面上添加有特异性修饰剂；
检测所述待测物溶液加入光电化学传感器后，所述复合电极的电流变化值；根据所述电流变化值确定所述待测物中汞离子浓度。
[0010]在一种实施方式中，所述将待测物溶液加入至光电化学传感器中之前，包括：制备光电化学传感器的TiO2电极；对所述TiO2电极进行改性，得到复合电极；所述复合电极为TiO2
‑
CQDs复合电极；用特异性修饰剂对所述复合电极进行修饰；制备电解质溶液，所述电解质溶液与所述复合电极构成光电化学传感器。
[0011]在一种实施方式中，所述制备光电化学传感器的TiO2电极，包括：对剪裁好的掺杂氟的二氧化锡导电玻璃进行清洗;采用水热法在所述掺杂氟的二氧化锡导电玻璃的导电面上制备纳米 TiO2，得到TiO2电极。
[0012]在一种实施方式中，所述对所述TiO2电极进行改性，得到复合电极，包括：制备CQDs溶液；以所述CQDs溶液为电解液，对所述TiO2电极进行电化学沉积，得到复合电极。
[0013]在一种实施方式中，所述制备CQDs溶液，包括：采用水热法以柠檬酸为碳源制备CQDs溶液。
[0014]在一种实施方式中，所述特异性修饰剂，包括：胸腺嘧啶寡聚核苷酸溶液；所述用特异性修饰剂对所述复合电极进行修饰，包括：将戊二醛溶液滴加到所述复合电极表面，得到第一复合电极；将胸腺嘧啶寡聚核苷酸溶液滴加到所述第一复合电极表面，得到第二复合电极；用牛血清白蛋白BSA封闭液对所述第二复合电极进行封闭处理。
[0015]在一种实施方式中，所述胸腺嘧啶寡聚核苷酸溶液，包括：序列为10D的胸腺嘧啶寡聚核苷酸链和超纯水。
[0016]在一种实施方式中，所述电解质溶液，包括：磷酸缓冲盐溶液PBS缓冲液。
[0017]在一种实施方式中，所述将待测物溶液加入至光电化学传感器中，包括：将待测物与腺嘌呤寡聚核苷酸溶液混合，得到待测物溶液；将所述待测物溶液加入所述光电化学传感器的复合电极上。
[0018]在一种实施方式中，所述检测所述待测物溶液加入光电化学传感器后，所述复合电极的电流变化值，包括：所述待测物溶液加入所述光电化学传感器前，在电解质溶液中对所述复合电极进行检测，得到第一电流值；将添加了待测物溶液的光电化学传感器加入至含硫溶液进行化学放大；所述含硫溶液包括：含有硫离子的PBS溶液；在电解质溶液中对化学放大后的复合电极进行检测，得到第二电流值；基于第一电流值和第二电流值的差值得到电流变化值。
[0019]在一种实施方式中，所述检测所述待测物溶液加入光电化学传感器后，所述复合电极的电流变化值，包括：以10W的LED白灯作为激发光源，采用三电极体系，以复合电极为工作电极，氯化银
电极为参比电极，铂电极为辅助电极，PBS缓冲溶液为电解质，在电化学工作站中分别测定待测物溶液与含硫溶液反应前后的光电化学传感器的光电流值，以光电流变化值作为所述复合电极的电流变化值。
[0020]在一种实施方式中，所述根据所述电流变化值确定所述待测物中汞离子浓度，包括：根据以下计算公式对待测物中汞离子浓度进行计算；y = 0.2785lnx+ 4.6178；其中，y为所述电流变化值，x为所述汞离子浓度。
[0021]在一种实施方式中，所述计算公式的适用于汞离子浓度为0.5μmol
∙
L
‑
1至50μmol
∙
L
‑
1的待测物。
[0022]本申请提供的技术方案包括以下有益效果：本申请基于一个经过特异性修饰剂处理具有TiO2
‑
CQDs复合电极的光电化学传感器对待测物进行检测，基于待测物与电解质溶液反应前后的电流变化值计算出待测物中汞离子的浓度。TiO2
‑
CQDs复合电极有效抑制了光生电子
‑
空穴结合，增强了光电化学传感器对紫外光的吸收，从而提升了光电化学传感器的光电性能且汞离子能够与特异性修饰剂中的有效成分特异性结合形成稳定结构，因此，基于上述光电化学传感器可以实现对汞离子的特异性光电化学传感检测。又因为在一定的汞离子浓度范围内，光电流变化值与汞离子浓度表现出良好的线性关系，所以依据上述光电化学传感检测结果可以计算得出待测物中的汞离子浓度且该方法具有较好的稳定性和准确度。
[0023]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
[0024]附图说明
[0025]通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，包括：将待测物溶液加入至光电化学传感器中；所述光电化学传感器包括：复合电极和电解质溶液；所述复合电极为通过碳量子点CQDs进行改性得到的改性二氧化钛TiO2电极；所述改性TiO2电极的表面上添加有特异性修饰剂；检测所述待测物溶液加入光电化学传感器后，所述复合电极的电流变化值；根据所述电流变化值确定所述待测物中汞离子浓度。2.根据权利要求1所述的基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，所述将待测物溶液加入至光电化学传感器中之前，包括：制备光电化学传感器的TiO2电极；对所述TiO2电极进行改性，得到复合电极；所述复合电极为TiO2
‑
CQDs复合电极；用特异性修饰剂对所述复合电极进行修饰；制备电解质溶液，所述电解质溶液与所述复合电极构成光电化学传感器。3.根据权利要求2所述的基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，所述制备光电化学传感器的TiO2电极，包括：对剪裁好的掺杂氟的二氧化锡导电玻璃进行清洗;采用水热法在所述掺杂氟的二氧化锡导电玻璃的导电面上制备纳米 TiO2，得到TiO2电极。4.根据权利要求2所述的基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，所述对所述TiO2电极进行改性，得到复合电极，包括：制备CQDs溶液；以所述CQDs溶液为电解液，对所述TiO2电极进行电化学沉积，得到复合电极。5.根据权利要求4所述的基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，所述制备CQDs溶液，包括：采用水热法以柠檬酸为碳源制备CQDs溶液。6.根据权利要求2所述的基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，所述特异性修饰剂，包括：胸腺嘧啶寡聚核苷酸溶液；所述用特异性修饰剂对所述复合电极进行修饰，包括：将戊二醛溶液滴加到所述复合电极表面，得到第一复合电极；将胸腺嘧啶寡聚核苷酸溶液滴加到所述第一复合电极表面，得到第二复合电极；用牛血清白蛋白BSA封闭液对所述第二复合电极进行封闭处理。7.根据权利要求6所述的基于光电化学传感器的汞离子浓度的检测方法，其特征在于，所述胸腺嘧啶寡聚核苷酸溶液，包括：序...

【专利技术属性】
技术研发人员：封科军，郭梓杰，李远华，
申请(专利权)人：惠州学院，
类型：发明
国别省市：