【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种重金属离子传感器，具体涉及一种柔性高灵敏度重金属离子传感器及其制备方法和应用，属于电化学检测。
技术介绍
1、通常认可的重金属分析方法有紫外可分光光度法(uv)、原子吸收法(aas)、原子荧光法(afs)、电感耦合等离子体法(icp)、x荧光光谱(xrf)、电感耦合等离子质谱法(icp ms)等。这些传统的检测方法投入大，成本高，不易携带，而且反应速度慢，无法满足污染现场的即时快速检测。
2、而电化学阳极溶出法因其具有检测速度快、数值准确和可用于现场等环境应急检测等特点，得到了广泛的关注。时至今日，电化学传感器已经经历了由追求高灵敏度到高集成化便携检测的发展，而传统化学掺杂法所制备的传感器具有工艺繁琐，不稳定易分解，不可逆等缺点，且寿命有限，再生困难，无法满足大量的重金属离子在线检测的性能需求，因此，提出了一种高灵敏度的重金属离子传感器成为现如今亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种柔性高灵敏度重金属离子传感器，传感器基于丝网印刷电极与g-c3n4涂层之间的协同作用，实现了传感器的应变强化技术目的，在一定外力拉伸情况下，不仅大幅提高了传感器的准确率，还有效降低了传感器的检出限，拓宽了传感器的检测范围。
2、本专利技术的第二个目的在于提供一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，制备方法采用涂覆法将g-c3n4与丝网印刷电极相结合，无需高温烧结或水热处理等掺杂工艺，在保证二者结合稳
3、本专利技术的第三个目的在于提供一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的应用，用于溶液中重金属离子浓度的快速测试。基于本专利技术所提供的传感器对重金属离子浓度进行测试，有效提高了检测结果的准确率和灵敏度，经测试，采用本专利技术所提供的传感器对cd和pd离子进行检查时，其回归方程中r2＞0.99，在0.2％应变条件下，检出限分别降低了27.3％和26.1％，灵敏度显著提升。
4、为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种柔性高灵敏度重金属离子传感器，该传感器由丝网印刷电极及其工作电极表面涂覆的g-c3n4纳米片涂层组层；所述传感器具有≤1％的外表面应变。
5、作为一项优选的方案，所述传感器具有≤0.5％的外表面应变。进一步优选，所述传感器的外表面应变为0.1～0.3％。
6、作为一项优选的方案，所述表面应变所产生的应变角度的计算过程为：
7、式1：
8、式2：
9、式3：
10、式1～3中：其中ε是基底外表面应变值，h是电极厚度为0.3～0.6mm，θ是圆心角的一半，d是θ角对面的边长，r是电极产生应变后的圆弧到圆心的距离，l是电极初始的长度。
11、本专利技术还提供了一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，将g-c3n4纳米片溶液均匀涂覆于丝网印刷电极的工作电极表面，阴干后得到传感器前驱体；将传感器前驱体于力电控制平台进行应变调节及固定，即得。
12、作为一项优选的方案，所述g-c3n4纳米片溶液的制备过程为：将三聚氰胺煅烧后依次经超声、离心洗涤、干燥和分散，即得。
13、作为一项优选的方案，所述三聚氰胺的煅烧过程为：以2～4℃/min从常温加热至500～700℃，再保温1.5～3h。
14、作为一项优选的方案，所述干燥方式为真空干燥、烘干和冷冻干燥中的一种。
15、作为一项优选的方案，所述干燥方式为烘干时，其条件为：温度为60～90℃，时间为10～14h。
16、作为一项优选的方案，所述g-c3n4纳米片溶液的浓度为2～3mg/ml。
17、作为一项优选的方案，所述阴干方式为置于阴凉通风处干燥过夜。
18、本专利技术还提供了一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的应用，用于溶液中重金属离子浓度的快速测试。
19、作为一项优选的方案，所述溶液中重金属离子浓度的检测过程包括：
20、i)将上述传感器作为三电极体系，检测不同浓度标准重金属离子样品，并绘制标准曲线；
21、ii)采用步骤i中三电极体系检测待测样品，并与标准曲线比对，即得。
22、作为一项优选的方案，所述传感器中的参比电极为ag/agcl电极，对电极为碳电极。
23、本专利技术所提供的重金属离子传感器的应变调节机制为：电导率是一个物质对电流的导电能力的度量，通常，当电压保持不变时，器件的电流和电导率成一定的比例关系，电流随着应变变大而增加，传感器表面由于施加了应变会对电阻产生影响，在小应变下，器件为欧姆接触，压电极化电荷引起的压电效应在这种情况下可以忽略不计，器件响应由电阻效应主导，因此，本专利技术所提供传感器的电导率表达式可以写成：
24、式4：
25、进一步的，设带隙在应变下对称减小，导带将移向较低的能量，而价带边缘将移向相同数量的高能，对于小应变，即应变量≤1％时，带隙预计随应变线性变化，电导率可以写成：
26、式5：
27、式6：
28、式4～6中：σ0是由跳跃距离定义的最小电导率，ec是导带边缘，ef是费米能量，kb是玻尔兹曼常数，t是温度，ε是应变，通过密度泛函理论dft计算所得的带隙随应变变化率，i为器件电流，u为器件电压，l为材料的长度，s为材料的横截面积；式5和式6所得结果相对误差≤10％。
29、相对于现有技术，本专利技术的有益技术效果为：
30、1)本专利技术所提供的重金属离子传感器基于丝网印刷电极与g-c3n4涂层之间的协同作用，实现了传感器的应变强化技术目的，在一定外力拉伸情况下，不仅大幅提高了传感器的准确率，还有效降低了传感器的检出限，拓宽了传感器的检测范围。
31、2)本专利技术所提供的制备方法采用涂覆法将g-c3n4与丝网印刷电极相结合，无需高温烧结或水热处理等掺杂工艺，在保证二者结合稳固的前提下大幅简化了工艺流程，降低制备成本，适合大规模工业化生产。
32、3)本专利技术所提供的技术方案中，基于本专利技术所提供的传感器对重金属离子浓度进行测试，有效提高了检测结果的准确率和灵敏度，经测试，采用本专利技术所提供的传感器对cd和pd离子进行检查时，其回归方程中r2＞0.99，在0.2％应变条件下，检出限分别降低了27.3％和26.1％，灵敏度显著提升。
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1.一种柔性高灵敏度重金属离子传感器，其特征在于：由丝网印刷电极及其工作电极表面涂覆的G-C3N4纳米片涂层组层；所述传感器具有≤1％的外表面应变。
2.根据权利要求1所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器，其特征在于：所述表面应变所产生的应变角度的计算过程为：
3.权利要求1或2所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：将G-C3N4纳米片溶液均匀涂覆于丝网印刷电极的工作电极表面，阴干后得到传感器前驱体；将传感器前驱体于力电控制平台进行应变调节及固定，即得。
4.根据权利要求3所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：所述G-C3N4纳米片溶液的制备过程为：将三聚氰胺煅烧后依次经超声、离心洗涤、干燥和分散，即得。
5.根据权利要求4所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：所述三聚氰胺的煅烧过程为：以2～4℃/min从常温加热至500～700℃，再保温1.5～3h。
6.根据权利要求4所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：所述干燥方式为
7.根据权利要求4所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：所述G-C3N4纳米片溶液的浓度为2～3mg/ml；所述阴干方式为置于阴凉通风处干燥过夜。
8.权利要求1或2所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的应用，其特征在于：用于溶液中重金属离子浓度的快速测试。
9.根据权利要求8所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的应用，其特征在于：所述溶液中重金属离子浓度的检测过程包括：
10.根据权利要求9所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的应用，其特征在于：所述传感器中的参比电极为Ag/AgCl电极，对电极为碳电极。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性高灵敏度重金属离子传感器，其特征在于：由丝网印刷电极及其工作电极表面涂覆的g-c3n4纳米片涂层组层；所述传感器具有≤1％的外表面应变。
2.根据权利要求1所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器，其特征在于：所述表面应变所产生的应变角度的计算过程为：
3.权利要求1或2所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：将g-c3n4纳米片溶液均匀涂覆于丝网印刷电极的工作电极表面，阴干后得到传感器前驱体；将传感器前驱体于力电控制平台进行应变调节及固定，即得。
4.根据权利要求3所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：所述g-c3n4纳米片溶液的制备过程为：将三聚氰胺煅烧后依次经超声、离心洗涤、干燥和分散，即得。
5.根据权利要求4所述的一种柔性高灵敏度重金属离子传感器的制备方法，其特征在于：所述三聚氰胺的煅烧过程为：以2～4℃/min从常温加热...
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