本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種玻碳電極修飾及檢測(cè)痕量重金屬的方法。用氧化態(tài)石墨烯修飾經(jīng)過拋光的玻碳電極，并用循環(huán)伏安法進(jìn)行預(yù)鍍鉍膜，構(gòu)成修飾玻碳電極。采用示差脈沖伏安法，以修飾的玻碳電極為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉑絲作為輔助電極，對(duì)水溶液中的鉛、鎘離子進(jìn)行檢測(cè)，包括pH條件、富集電位、富集時(shí)間、靜置電位參數(shù)的選擇。鉛、鎘離子的檢測(cè)限能達(dá)到10-9mol/L。與裸玻碳電極、預(yù)鍍鉍膜修飾玻碳電極相比，該修飾電極具有明顯優(yōu)勢(shì)的靈敏度。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，是以氧化石墨烯/鉍膜 修飾玻碳電極為工作電極檢測(cè)痕量重金屬。是一種用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定重金屬離子的電化學(xué)傳感 器。屬于電化學(xué)傳感器領(lǐng)域。技術(shù)背景隨著城市的擴(kuò)大和大規(guī)模工業(yè)的發(fā)展,大氣、土壤、水環(huán)境中均存在重金屬污染, 重金屬具有富集性，又不易代謝，很難在環(huán)境中降解。重金屬污染是危害最大的水污染問題 之一。目前，很多科技工作者致力于采用電化學(xué)溶出伏安法測(cè)定重金屬離子含量。電化學(xué) 溶出伏安法是以電解過程中所得的電流-電壓曲線為基礎(chǔ)來進(jìn)行分析的方法，具有檢測(cè)下 限低、多種元素識(shí)別能力特點(diǎn)，適用于在線和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。近年來，鉍膜電極和其他環(huán)保型的材料的出現(xiàn)，能夠替代汞膜電極以降低對(duì)環(huán)境 的污染毒性。在電分析性能方面，鉍膜修飾電極具有高靈敏度、非常好的電化學(xué)溶出信號(hào)、 相連的峰不產(chǎn)生干擾、較寬的陰極電位范圍和對(duì)溶解的氧表現(xiàn)出惰性等。石墨烯是SP2雜化 碳原子排列成蜂窩狀六角平面晶體，厚度僅為單層。石墨烯具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、 熱導(dǎo)性高等獨(dú)特的性質(zhì)，同時(shí)也是理想的電化學(xué)材料。它具有不含有金屬雜質(zhì)、生產(chǎn)成本低 等明顯的優(yōu)點(diǎn)。本專利技術(shù)綜合鉍膜無毒和氧化態(tài)石墨烯良好的性能，在玻碳電極上修飾氧化態(tài)石墨 烯，并鍍上鉍膜，能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)水溶液中重金屬離子的檢測(cè)，具有檢測(cè)靈敏度高、重復(fù)性好、 快速、無毒等特點(diǎn)，是一種良好的測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)水溶液中痕量重金屬離子的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供，是以氧化石 墨烯/鉍膜修飾玻碳電極為工作電極檢測(cè)痕量重金屬。采用示差脈沖伏安法，以修飾的玻 碳電極為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉬絲作為輔助電極，實(shí)現(xiàn)對(duì)水溶液中的鉛、鎘 離子的在線檢測(cè)。本專利技術(shù)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)1、玻碳電極的拋光玻碳電極一種較好的惰性電極，具有導(dǎo)電性好,硬度高，光潔度高，化學(xué)性能穩(wěn)定， 還可以作化學(xué)修飾電極。在修飾前，必須保證玻碳表面呈鏡面和清潔，否則嚴(yán)重地影響測(cè)量。2、氧化石墨烯電極的制備石墨烯具有比表面積大、機(jī)械強(qiáng)度高、熱導(dǎo)性能好，但在水溶液中的溶解性不佳。 氧化石墨烯與石墨烯結(jié)構(gòu)大體相同，但在二維基面上連有一些親水基團(tuán)，能在水中均勻分 散。本專利技術(shù)用購買的氧化單層石墨烯(O. 5mg/mL)，滴涂至玻碳電極表面，室溫下晾干成膜。3、鉍膜電極的制備將鉍膜修飾到玻碳電極上，通常有三種方法預(yù)鍍鉍膜法、同位鍍鉍膜法、基于鉍及其化合物對(duì)電極基體的修飾方法。本專利技術(shù)中采用預(yù)鍍鉍膜法，在將電極放置在樣品溶液中分析檢測(cè)之前，先將鉍離子電沉積在氧化石墨烯修飾的玻碳電極上，使用時(shí)快速、方便，重現(xiàn)性較好。4、檢測(cè)過程中參數(shù)的設(shè)定整個(gè)反應(yīng)過程中有幾個(gè)重要的反應(yīng)參數(shù)設(shè)置(I)水溶液PH條件；溶液的酸堿度影響溶出峰分離度、測(cè)定靈敏度及重現(xiàn)性。(2)富集電位；峰面積會(huì)隨著富集電位的負(fù)移而增大，但電位達(dá)到一定值，峰電流增加不明顯；(3)富集時(shí)間；富集重金屬的量隨著富集時(shí)間增大，檢測(cè)的靈敏度會(huì)提高，但到一定時(shí)間后，峰面積變化不明顯。(4)靜置時(shí)間；富集完成后，需要停止攪拌，使溶液靜置片刻，然后再掃描溶出。靜置過程中，被還原富集的金屬在鉍膜表面均勻擴(kuò)散，形成鉍齊，才能得到峰形好且穩(wěn)定的溶出峰。峰面積隨靜置時(shí)間的延長而增大，最后趨于穩(wěn)定。本專利技術(shù)推薦靜置時(shí)間10s。以上述分析，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是購買玻碳電極為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉬絲作為輔助電極，在玻碳電極上修飾氧化石墨烯后，預(yù)鍍鉍膜，再對(duì)水溶液中重金屬離子進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)過程如下(I)前處理將電位于-O. 3V保持30s，使電極表面得到清洗活化。(2)富集富集電位選擇-1. OV -1. 4V，富集時(shí)間選擇180s 300s，靜置時(shí)間選擇O 30s。最終選擇的是富集電位-1. 3V，富集時(shí)間240s，靜置時(shí)間10s。(3)溶出采用差分脈沖溶出伏安法，反向掃描，記錄溶出伏安曲線。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的水溶液中的重金屬離子快速檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性高、檢出限低、重現(xiàn)性好、檢測(cè)成本低及微型化、易便攜等優(yōu)點(diǎn)。附圖說明圖1 :電化學(xué)傳感器三電極體系；圖2:電極示意圖；圖3 :不同pH介質(zhì)、富集電位、富集時(shí)間下兩種重金屬的檢測(cè)結(jié)果；圖3 (a):不同pH介質(zhì)下對(duì)Pb、Cd兩種重金屬離子的影響，pH = 4. 5是最佳pH條件；圖3(b):不同富集電位對(duì)Pb、Cd兩種重金屬離子的影響，-1. 3V是最適合的富集電位；圖3 (C):不同富集時(shí)間對(duì)Pb、Cd兩種重金屬離子的影響,240s是最佳的富集時(shí)間。圖4 :重金屬離子檢測(cè)結(jié)果；圖4(a):不同濃度Pb2+的檢測(cè)結(jié)果示意圖；圖4(b):同種濃度Pb2+條件下石墨烯/鉍膜修飾電極、鉍膜修飾電極、裸玻碳電極測(cè)定的比較。具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 :氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極的制備(I)玻碳電極的拋光分別用ΙμπκΟ. 3μπκ0. 05μ Al2O3氧化鋁粉在麂皮上拋光玻碳電極，用去離子水超聲清洗2min并晾干。(2)氧化石墨烯對(duì)玻碳電極的修飾將氧化石墨烯溶液(O. 5mg/mL)超聲2min后，用微量進(jìn)樣器取8 μ L滴涂至玻碳電極表面，室溫下晾干成膜后用去離子水洗滌三次。 (3)鉍膜的預(yù)鍍?cè)诤?. OOX 10_4mol/L Bi3+的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(O. lmol/L)攪拌電沉積，電極表面沉積一層黑色均勻的鉍膜，并用去離子水洗滌三次。本專利技術(shù)提供的氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極，是以玻碳電極為基體，滴涂氧化石墨烯，再經(jīng)電鍍鉍膜而成，方法簡單、重現(xiàn)性好。實(shí)施例2 :重金屬檢測(cè)實(shí)驗(yàn)連接電化學(xué)工作站與三電極體系，其中氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極為工作電極，鉬電極為輔助電極，甘汞電極為參比電極。在PH = 4. 5、富集電位-1. 3V、富集時(shí)間240s、靜置時(shí)間IOs條件下，完成對(duì)重金屬離子的檢測(cè)。鉛、鎘離子的檢測(cè)限可以達(dá)到10_9mOl/L。從圖3和圖4中看出(I)在醋酸-醋酸鈉緩沖液中各金屬溶出峰分離度好，相互干擾小，在pH = 4. 5的緩沖溶液中溶出峰面積最大。(2)隨著富集電位的負(fù)移，Pb2+、Cd2+的溶出峰面積明顯增大，當(dāng)富集電位從-1. OV負(fù)移到-1. 4V時(shí)，溶出峰面積增加緩慢，考慮到沉積電位越負(fù)，溶液中的其它一些離子也有可能被還原到電極表面，從而對(duì)Pb2+、Cd2+的測(cè)定產(chǎn)生干擾，所以選擇沉積電位為-1. 3V。(3)隨著富集時(shí)間的增加，Pb2+、Cd2+的富集量增大，溶出峰面積增大。富集時(shí)間到240s時(shí)，電極表面吸附的Pb2+、Cd2+達(dá)到最大。(4)對(duì)相同濃度下的Pb2+進(jìn)行測(cè)定，氧化石墨烯/鉍膜修飾電極的溶出電流明顯大于秘膜修飾電極，遠(yuǎn)大于裸玻碳電極。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種玻碳電極修飾及檢測(cè)痕量重金屬的方法，其特征是以氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極后，作為工作電極用于痕量重金屬的檢測(cè)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種玻碳電極修飾及檢測(cè)痕量重金屬的方法，其特征是以氧化石墨烯/鉍膜修飾玻碳電極后，作為工作電極用于痕量重金屬的檢測(cè)。2.如權(quán)利要求1所述的氧化石墨烯修飾玻碳電極的方法，其特征在于 (1)氧化石墨烯溶液濃度0.5mg/mL ； (2)取8L氧化石墨烯溶液滴涂； (3)室溫下晾干成膜。3.如權(quán)利要求1所述的鉍膜電鍍方法，其特征在于(1)含Bi3+ 濃度為 5. 00 X l(T4mol/L ； (2)pH = 4. 5醋酸-醋酸鈉緩沖溶液(0. lmol/L) (3)循環(huán)伏安法，攪拌3分鐘，沉積電位-1.0V，沉積時(shí)間240s。4.如權(quán)利要求1所述的修飾玻碳電極檢測(cè)重金屬離子的方法，其特征采用示差脈沖溶出伏安法，以氧化石墨烯/鉍膜修飾的玻碳電極為工作電極，甘汞電極作為參比電極，鉬絲作為輔助電極，對(duì)水溶液中的鉛、鎘離子進(jìn)行檢測(cè)，選擇醋酸-醋酸鈉緩沖液pH范圍3. 5 5.5，富集電位-1. OV...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：薛華玉，王軍平，宋偉，王世娟，曹國慶，蔣達(dá)春，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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