一种检测汞蒸气的高灵敏便携式智能传感系统的构建方法及其应用技术方案

本发明专利技术属于环境检测技术领域，具体涉及一种检测汞蒸气的高灵敏便携式智能传感系统的构建方法及其应用；步骤包括制备适体传感界面、电化学传感电极的构建及智能传感系统的组建三部分。其中适体传感界面是利用丝网印刷和电沉积技术制得的；电化学传感电极包括修饰于电极表面的酶循环区域和多重信号放大的纳米探针区域：酶循环区域以Hg

【技术实现步骤摘要】
一种检测汞蒸气的高灵敏便携式智能传感系统的构建方法及其应用


[0001]本专利技术属于环境检测
，具体涉及一种检测汞蒸气的高灵敏便携式智能传感系统的构建方法及其应用。

技术介绍

[0002]汞是一种常见的有毒重金属，广泛存在于环境介质和文物古迹中；由于它极易挥发，不慎吸入汞蒸气就会对人体健康造成严重影响，国家排放标准明确规定，空气中汞蒸气含量不得高于8.54mM/m3。传统的汞蒸气检测方法有冷原子吸收光谱法、原子荧光光谱法等，这些方法可靠性强，但仪器昂贵、耗时长、灵敏度低，难以实现现场实时检测。鉴于汞蒸气检测的必要性和传统检测方法的局限性，发展一种便携式分析方法实现汞蒸气的高灵敏检测对保护环境安全和人体健康至关重要。
[0003]近来，发展的汞蒸气快速检测方法(如试纸法、比色法)主要存在两方面不足，一是试纸法(荧光)需借助肉眼对比色卡进行观察，仅局限于汞蒸气浓度的定性或半定量分析，难以准确定量汞蒸气浓度；二是比色法的灵敏度有待于进一步提高，难以准确分析低含量工作区检测的需求。目前，电化学传感分析方法因其便携化、灵敏度高、特异性强等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测汞蒸气的高灵敏便携式智能传感系统的构建方法，其特征在于，步骤如下：步骤一：适体传感界面的制备；丝网印刷电极的制备：首先设计电极图形，然后以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基底，采用喷墨打印技术制备包含工作电极、对电极和参比电极三电极体系的丝网印刷电极；然后将氯金酸溶液滴于丝网印刷电极的工作电极上，采用计时电流法于一定扫描电压和时间下，在其表面镀电沉积金膜；然后取发卡结构的DNA2溶液，记为HP2溶液，继续滴加在工作电极上得到适体传感界面；步骤二：高灵敏电化学传感电极的构建；步骤2.1：酶循环放大溶液的制备：取发卡结构的DNA1溶液，记为HP1溶液；将HP1溶液与Hg
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溶液混合，进行第一次反应后，再加入EXO III溶液，继续进行第二次反应，反应后得到酶循环放大溶液；步骤2.2：纳米探针的制备：S1.UiO
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THi的制备：将氯化锆、2
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氨基对苯二甲酸、二甲基甲酰胺和乙酸依次加入聚四氟乙烯反应釜中，于一定温度下加热一定时间后，再经冷却、离心、洗涤、干燥后，制得白色的UiO
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66粉末；称取UiO
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66粉末加入饱和硫堇溶液中，搅拌一定时间后，经离心、洗涤、干燥后得到蓝紫色的UiO
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THi粉末；S2.AuPts/UiO
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THi的制备：配制氯金酸溶液，加热至沸腾后，加入柠檬酸三钠溶液搅拌均匀，保持加热状态至溶液变为酒红色；然后再加入抗坏血酸和氯亚铂酸钾溶液，维持加热状态继续搅拌，当溶液颜色变为黑色后，离心收集沉淀物复溶于水中，得到AuPts溶液；最后称取步骤S1制备的UiO
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THi粉末加入AuPts溶液中，搅拌后得到AuPts/UiO
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THi溶液；S3.纳米探针的制备：取Oligo DNA，记为HP3；用Tris
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HCl缓冲液稀释HP3后得到HP3稀释液，进行水浴加热活化，得到HP3活化液；将HP3活化液与步骤S2制备的AuPts/UiO
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THi溶液混合，在一定温度条件下反应后，制得纳米探针溶液；步骤2.3：高灵敏电化学传感电极的制备将步骤2.1制备的酶循环放大溶液滴于步骤一制得的适体传感界面的工作电极表面，室温下反应一定时间后，继续在其表面滴加步骤2.2制备的纳米探针溶液，得到高灵敏电化学传感电极；步骤三：智能传感系统的构建；配制一系列浓度梯度的Hg
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标准溶液，分别滴于步骤2.3的高灵敏电化学传感电极的工作电极上，得到处理后的高灵敏电化学传感电极；所述滴加溶液时，一个浓度的溶液对应一个高灵敏电化学传感电极；将处理后的高灵敏电化学传感电极通过末端导线条与便携式电化学工作站的电极适配器连接；进一步通过便携式电化学工作站的内置蓝牙模块与智能终端连接；利用智能终端所安装的控制软件进行操作，首先通过控制软件设置扫描电压、步进电位、脉冲频率和脉冲振幅，通过控制软件发出相应的参数信号，蓝牙模块接收信号指令传递于便携式电化学工作站，便携式电化学工作站在一定扫描电压、步进电位、脉冲频率和脉冲
振幅下对高灵敏电化学传感电极表面的Hg
2+
进行电化学检测，产生电信号；最终通过蓝牙模块传递于智能终端的控制软件，利用控制软件中导入的光谱数据处理模块对数据信息进行提取，依据电信号与汞浓度间的相互关系，建立数学模型：I＝k*lgC+n，其中I为电信号值，C为Hg
2+
标准溶液的浓度，k和n为常数。2.根据权利要求1所述的检测汞蒸气的高灵敏便携式智能传感系统的构建方法，其特征在于，步骤一的1.1中，所述丝网印刷电极的具体制备方法如下：首先印刷导电碳浆制作椭圆形状的工作电极；其次在其外围印刷弧形为120
°
的对电极，干燥后；在工作电极外围继续印刷导电银浆，制作弧形为240
°
的参比电极，参比电极的开口与对电极的开口相对；再使用导电银浆印刷三条平行的导电条，其中三条导电条的一端分别与椭圆形状的工作电极、弧形为120
°
的对电极、弧形为240
°
的参比电极相连，且工作电极、对电极和参比电极之间互不接触，干燥后；最后，印刷绝缘油墨得到矩形的绝缘油墨图案，所述矩形绝缘油墨覆盖工作电极、参比电极与对电极的印刷区域以及部分导电条；所述导电碳浆的质量浓度为50～90％、导电银浆的质量浓度为50～90％、绝缘油墨的质量浓度为10～50％；所述干燥的温度为80～120℃，所述干燥时间为20～40min；所述氯金酸溶液的质量浓度为1％～5％，滴加的体积为10～20μL；所述计时电流法的扫描电压为
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0.05～
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0.5V，扫描时间为50～150s；所述HP2溶液的浓度为5～20μM，体积为5～15μL；所述HP2为发卡结构的DNA的一种，序列为：HP2：5
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新爱，王转龙，石吉勇，邹小波，胡雪桃，黄晓玮，李志华，孙宗保，申婷婷，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：