CN101650330A - 双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极及其应用于对环境水样中亚硝酸根离子的快速测定，属电化学分析检测技术领域。本发明的要点是将双十二烷基二甲基溴化铵溶解于二次蒸馏水并超声混合均匀配制成浓度为8mM/L的溶液，然后滴加在经清洗后的玻碳电极表面，形成一层均匀的薄膜，从而实现对玻碳电极的修饰，以提高玻碳电极的稳定性。本发明方法制得的玻碳电极可用于实际水样中亚硝酸根的电化学测定，测得水样中亚硝酸根的实际浓度。测定过程具有快速、灵敏、准确、稳定等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用阳离子表面活性剂双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极及其应用于对环境水样中亚硝酸根离子的快速测定，属电化学分析检测技术领域。
背景技术
表面活性剂是一类能显著降低溶剂表面张力和改变体系表面状态的有机化合物。表面活性剂于六十年代初被引入分析化学领域，此后发展迅速，在分析化学的各个分支学科如光度分析、色谱分析、电分析等领域已取得广泛的应用。由于其独特的两亲结构使它很容易在电极表面发生吸附，形成一层定向排列的薄膜，从而影响物质的电化学过程。在某些电分析化学体系中，表面活性剂的加入可以显著改善波形，提高分析的灵敏度和选择性等。且该类修饰电极的制备工艺简单，成本低廉，应用前景乐观。
亚硝酸盐广泛存在于土壤、天然水和食品等物质中，是氮循环的中间产物之一。在食品工业上，亚硝酸盐常作为发色剂，具有一定的抗菌防腐的作用。但亚硝酸进入人体后，可与血色素结合而产生高铁血红蛋白，也可将低铁血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，使之失去输氧能力，使氧不能用于组织，从而使人中毒。另外亚硝酸根在胃中易于胺类和酰类生成强致癌物质亚硝胺。因此，我们有必要研究水溶液中亚硝酸盐的检测方法。
目前测定亚硝酸根的主要方法有：分光光度法，极谱法，中性红荧光法及修饰电极法。而修饰电极法由于其快速、准确、灵敏、便于携带等优点，被广泛应用于对亚硝酸根的检测。并且对于将表面活性剂用于修饰电极实现对亚硝酸根的检测还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备方法及其在检测水样中亚硝酸根浓度的应用。
本发明一种双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
a.玻碳电极的预处理：首先将玻璃态碳电极即玻碳电极用0.05μmAl2O3抛光粉和抛光绒布对所述玻碳电极进行抛光，抛光至镜面，然后依次用蒸馏水、稀硝酸溶液、无水乙醇及二次蒸馏水超声清洗干净，待用；
b.双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备：首先用二次蒸馏水配制一定浓度的双十二烷基二甲基溴化铵溶液，最适宜的使用浓度为7～9mM/L；在预处理的玻碳电极上滴加上述的双十二烷基二甲基溴化铵溶液20μL；分两次滴加，每次10μL；然后放置于红外灯下烤干；烘干后在室温下放置半小时，随后放入pH＝5.0的磷酸盐缓冲溶液中，在0.2～1.0V的电位窗口中循环伏安法扫描至稳定，然后再用二次蒸馏水冲洗干净，最终制得双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极。
一种双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的用途及使用方法，其用途是所述修饰玻碳电极可直接用于对亚硝酸根的电化学测定；其使用方法即测定方法如下：将所述的双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极、铂片电极为辅助电极，组成三电极系统；将该三电极系统置于pH为5.0的磷酸盐缓冲溶液中电位从0.2V至1.0V循环伏安扫描数圈以活化电极；然后在一定浓度的亚硝酸根的水样中用差示脉冲伏安法记录I-E曲线；然后用标准加入法通过线性方程计算得水样中亚硝酸根的浓度。
本发明的优点和特点如下所述：
本发明利用阳离子表面活性剂独特的两亲结构使其在电极表面发生吸附，形成一层定向排列的薄膜，又由于其在溶液中电解成阳离子，从而影响亚硝酸根在电极表面的电化学过程。在该电分析化学体系中，阳表面活性剂的加入显著的改善波形，提高分析检测的灵敏度。
本发明中的修饰电极是一种新型的电化学传感器，用于对实际样品测定，具有快速、灵敏、准确等特点。本发明的测试方法具有良好的稳定性和重现性。本发明中的新型修饰玻碳电极其制备方法简单、快速、修饰条件温和，易操作等优点。
附图说明
图1为本发明中相同浓度的亚硝酸钠溶液(1.0×10-4M/L)在裸玻碳电极(a)、双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极(b)上的差示脉冲伏安图。
图2为本发明中用标准加入法测定实际水样中亚硝酸含量时所加入的标准的亚硝酸根浓度与峰电流的线性关系曲线图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1
本实施例中的修饰玻碳电极的制备方法和步骤如下：
(1)玻碳电极的预处理：首先将玻璃态碳电极即玻碳电极用0.05μmAl2O3抛光粉和抛光绒布对所述玻碳电极进行抛光，抛光至镜面，然后依次用蒸馏水、稀硝酸溶液、无水乙醇及二次蒸馏水超声清洗干净，待用；
(2)双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备：首先用二次蒸馏水配制一定浓度的双十二烷基二甲基溴化铵溶液，最适宜的使用浓度为7～9mM/L；在预处理的玻碳电极上滴加上述的双十二烷基二甲基溴化铵溶液20μL；分两次滴加，每次10μL；然后放置于红外灯下烤干；烘干后在室温下放置半小时，随后放入pH＝5.0的磷酸盐缓冲溶液中，在0.2～1.0V的电位窗口中循环伏安法扫描至稳定，然后再用二次蒸馏水冲洗干净，最终制得双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极。
双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的用途及使用方法
该修饰玻碳电极的用途是用于对亚硝酸根的电化学测定。
该修饰玻碳电极的使用方法即测定方法如下：
将所述的双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极、铂片电极为辅助电极，组成三电极系统；将该三电极系统置于pH为5.0的磷酸盐缓冲溶液中电位从0.2V至1.0V循环伏安扫描数圈以活化电极；然后在一定浓度的亚硝酸根的水样中用差示脉冲伏安法记录I-E曲线；然后用标准加入法通过线性方程计算得水样中亚硝酸根的浓度。
实际水样亚硝酸根浓度的测定
实测水样是采用标准加入法，其步骤如下：
(1)取自然水样500mL，经过滤，去除固体杂质。
(2)取过滤后的水准25mL作为空白溶液，放于烧杯中；然后在上述水样中加入配制好的标准亚硝酸盐溶液，标准溶液的浓度为5×10-3M/L，每次加入20μL，共加入9次，加至180μL；每次加入后搅拌均匀，然后用化学工作站测定并记录相应的电流；根据溶液中加入亚硝酸根浓度与所测得的电流作线性关系曲线。
(3)所得的线性方程为：IP(μA)＝0.0123C(μM)+0.0717。
(4)上述线性方程中，令IP＝0，计算出浓度对应的绝对值即为水样中亚硝酸根的实际浓度。本例中通过上述线性方程计算得出水样中亚硝酸根的浓度为5.83μM/L。
本发明中电化学测定试验及其测试结果
1、相同浓度的亚硝酸根(1.0×10-4M)在裸电极和修饰电极上的差示脉冲伏安法测定。
采用不同电极，即玻碳裸电极(a)和双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极(b)。
测试条件：以玻碳电极或修饰电极作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以铂片电极作为辅助电极。在含亚硝酸根浓度为1.0×10-4M的pH＝5.0的0.1M磷酸盐缓冲溶液；起始电位为0.2V，终止电位为1.0V；脉冲增量为0.001；脉冲幅度为0.05；脉冲宽度为0.04；静止时间为0.2S的条件下用差示脉冲伏安法记录I-E曲线。
参见图1，从图1的I-E曲线可见，亚硝酸根在裸电极上的峰电流很小，而在双十二烷基二甲基溴化铵修饰电极上的电流明显增大。
2、水样中亚硝酸根在双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极上差示脉冲伏安测定。
测试条件：以双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极，以铂片电极为辅助电极组成三电极系统。然后在pH＝5.0的0.1M磷酸盐缓冲溶液中从0.2V至+1.0V循环伏安扫面数圈以活化电极，之后在水样中用差示脉冲伏安法记录I-E曲线。并用标准加入法计算水样中亚硝酸根的浓度。(标准亚硝酸浓度为5×10-3M，每次加入20μL，加到180μL。)
参见图2，图2为加入的亚硝酸根浓度与峰电流的线性关系。得到的线性关系方程为IP(μA)＝0.0123C(μM)+0.0717，线性相关系数R＝0.9993。
Claims (2)
1、一种双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
a.玻碳电极的预处理：首先将玻璃态碳电极即玻碳电极用0.05μmAl2O3抛光粉和抛光绒布对所述玻碳电极进行抛光，抛光至镜面，然后依次用蒸馏水、稀硝酸溶液、无水乙醇及二次蒸馏水超声清洗干净，待用；
b.双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的制备：首先用二次蒸馏水配制一定浓度的双十二烷基二甲基溴化铵溶液，最适宜的使用浓度为7～9mM/L；在预处理的玻碳电极上滴加上述的双十二烷基二甲基溴化铵溶液20μL；分两次滴加，每次10μL；然后放置于红外灯下烤干；烘干后在室温下放置半小时，随后放入pH＝5.0的磷酸盐缓冲溶液中，在0.2～1.0V的电位窗口中循环伏安法扫描至稳定，然后再用二次蒸馏水冲洗干净，最终制得双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极。
2、一种双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极的用途及使用方法，其用途是所述修饰玻碳电极可直接用于对亚硝酸根的电化学测定；其使用方法即测定方法如下：将所述的双十二烷基二甲基溴化铵修饰玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极、铂片电极为辅助电极，组成三电极系统；将该三电极系统置于pH为5.0的磷酸盐缓冲溶液中电位从0.2V至1.0V循环伏安扫描数圈以活化电极；然后在一定浓度的亚硝酸根的水样中用差示脉冲伏安法记录I-E曲线；然后用标准加入法通过线性方程计算得水样中亚硝酸根的浓度。
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