CN103308577A - 汞离子的光电化学测定 - Google Patents

汞离子的光电化学测定 Download PDF

Info

Publication number
CN103308577A
CN103308577A CN2013102607264A CN201310260726A CN103308577A CN 103308577 A CN103308577 A CN 103308577A CN 2013102607264 A CN2013102607264 A CN 2013102607264A CN 201310260726 A CN201310260726 A CN 201310260726A CN 103308577 A CN103308577 A CN 103308577A
Authority
CN
China
Prior art keywords
measured
chemistry
solution
electrode
optical electro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2013102607264A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103308577B (zh
Inventor
王光丽
刘康丽
徐秀芳
董玉明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIAXING HEXIONG CLOTHING Co.,Ltd.
Original Assignee
Jiangnan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangnan University filed Critical Jiangnan University
Priority to CN201310260726.4A priority Critical patent/CN103308577B/zh
Publication of CN103308577A publication Critical patent/CN103308577A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103308577B publication Critical patent/CN103308577B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

本发明提供汞离子的光电化学测定。水溶性ZnX(X代表硫、硒)量子点可以修饰到ITO电极表面，在一定缓冲条件和一定浓度电子供体的存在下，光照后可以产生光电流但电流值较小，然后当加入Hg2+之后，光电流强度升高，从而使Hg2+得到测定。与最常用的通过分光光度法、原子吸收或原子发射光谱法测定汞离子相比，本发明使用的仪器设备比较简单和廉价，并且能够提高汞离子测定的选择性，常见的共存离子Ag+、Cu2+、Pb2+等在较高浓度时也不干扰测定。据我们所知，基于量子点纳米材料的光电化学方法还没有应用于汞离子的测定中。本发明能够对Hg2+实现高灵敏和高选择性测定，线性范围为1.0×10-8mol/L到1.0×10-5mol/L，检测限为4.6×10-9mol/L。

Description

汞离子的光电化学测定
技术领域：
本发明涉及分析检测领域，尤其涉及水溶性量子点作为光电化学探针及其在光电化学检测汞离子方面的应用。
背景技术：
汞是一种毒性较强的金属元素，在自然界中主要以单质汞(或汞蒸汽)、汞离子(Hg2+)以及有机汞三种形态存在。汞离子对人体健康存在多种危害，若存在于天然水体中，则会对大范围的人群造成威胁。它能够在生物体内累积，通过食物链转移到人体内。人体内累积的微量汞无法通过自身代谢进行排泄，将直接导致心脏、肝、甲状腺疾病，引起神经系统紊乱，慢性汞中毒，甚至引发恶性肿瘤的形成[Lee J S，Han M S，Mirkin C A.Angew.Chem.Int.Ed.，2007，119(22)：4171-4174；Boening D W.Chemosphere.2000，40：1335-1351；Nolan E M，LippardS J.Chem.Rev.，2008，108(9)：13443-3480；Long Y F，Jiang D L，Zhu X，et al.Anal.Chem.，2009，81(7)：2652-2657.]。因此，对Hg2+分析方法的研究对于保证人类健康和环境保护具有十分重要的意义。目前，常用的Hg2+检测方法有原子发射光谱、原子吸收光谱[Han F X，Dean P W，XiaY J，et al.Water.Air.Soil Poll.，2006，170(1)：161-171]和等离子体质谱[Fong B，Sai K，Tam S，etal.J.Anal.Toxicol.，2007，31(5)：281-287]等，然而这些方法仍存在着一些缺点，例如样品需要预处理、需要昂贵的仪器、操作复杂以及检测灵敏度不够等。因此，人们希望研究出高灵敏、准确、快速、低成本并能选择性地分析检测Hg2+的方法。
光电化学方法是最近刚刚发展起来的一种新型分析方法[Tokudome H，YamadaY，Sonezaki S，et al.Appl.Phys.Lett.，2005，87，213901-213901-3；Liu S L，Li C，Cheng J，et al.Anal.Chem.，2006，78，4722-4726.]。光电化学的检测过程和电致化学发光正好相反。由于采用不同形式的激发和检测信号，因而其背景信号较低，能达到与电致化学发光相当的高灵敏度。并且，光电化学的仪器比较简单，容易微型化；由于采用电化学检测，同光学检测方法相比，其设备更加价廉。因此，光电化学是一种非常有发展前景的分析方法，并且受到了越来越多的关注。
半导体纳米粒子(又称量子点)具有量子尺寸效应和表面效应，使其具有不同于本体材料的特殊的光电化学性质，如更强的氧化还原能力以及更高的表面活性[Liu M S，Yang M Z，Cai S M.Chem.Bulletin，1997，1，20-24；Shu L，Yu S H，Qian Y T.J.Inorg.Chem.1999，15，1-7.]。因此，应用半导体纳米材料作修饰电极的光电化学方法受到广泛的关注。并且，半导体纳米材料在光电化学离子传感器方面有很好的应用，例如对Cu2+[Wang W L，Xu J J，Chen H Y.Nanoscale，2010，2，1112-1114；Wang P，Ma X Y，Su M Q，et al.Chem.Commun.，2012，48，10216-10218；Shen Q，Zhao X，Zhou S，et a1.J.Phys.Chem.C，2011，115(36)：17958-17964.]、Cr6+[Li H，Li J，Wang W，et al.Analyst，2013，138(4)：1167-1173.]的测定方面具有很好的效果。据我们所知，到目前为止，还没有采用基于量子点纳米材料的光电化学方法测定Hg2+的报道。我们利用量子点优异的光电化学性质建立了Hg2+的光电化学测定方法。该方法灵敏度高，选择性好。有望用于水溶液中Hg2+的检测。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高效的Hg2+测定方法；尤其是提供量子点修饰的ITO玻璃电极在汞离子的光电化学测定方面的新用途。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：
a、一定量的表面修饰剂与0.02mol/L的水溶性锌盐溶液混合后，用1mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH为中性；然后通入高纯氮气30min后，加入0.1mol/L的Na2S(或者NaHSe)水溶液，继续通N2搅拌，在一定温度下加热反应一定时间，得水溶性ZnX(X代表硫、硒)纳米材料；
b、将经过预处理的ITO玻璃片浸在含有NaCl的2％PDDA聚合物的溶液中，几分钟后用去离子水冲洗电极表面；然后再浸入到水溶性ZnX(X代表硫、硒)纳米材料中，几分钟后用去离子水清洗电极表面。以上步骤即完成对ITO电极的修饰。所制得的电极可储存在室温下。
c、由一定浓度的电子供体和一定pH的磷酸缓冲溶液组成电解质溶液，以制得的ZnX(X代表硫、硒)修饰的电极作为工作电极，加入待测的Hg2+溶液后，一定电位下，在自制
的光电化学仪器上进行光电流的测定。
本发明所制备的水溶性ZnX(X代表硫、硒)量子点修饰到ITO电极表面，在一定缓冲条件和一定浓度电子供体的存在下，光照后可以产生光电流但电流值较小，然后当加入Hg2+之后，光电流强度升高，从而使Hg2+得到测定。此传感器将量子点的优异光电化学特性巧妙应用于汞离子的测定中，表现出了选择性好、灵敏度高的优势。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
所述的ZnX(X代表硫、硒)纳米材料的表面修饰剂，分别选自巯基乙醇，巯基乙酸，巯基丙酸，半胱氨酸，柠檬酸三钠，表面修饰剂的量为锌离子的物质的量的1-6倍；合成ZnX(X代表硫、硒)纳米材料时所选用的反应温度为室温-100度，反应时间为1-6小时；光电流测定时所使用的电子供体为抗坏血酸，三乙醇胺，三乙基胺，Na2SO3，电子供体的浓度为0.05-0.5mol/L；光电流测定时所使用的磷酸缓冲溶液的pH为3.0-10.0；光电流测定时采用的电压为-0.2-0.2V(相对于Ag/AgCl参比电极)。
附图说明：
图1是发明制备的半胱氨酸修饰的ZnS量子点修饰电极的光电流及向其中加入几种不同浓度的Hg2+之后的光电流。
图2是发明制备的半胱氨酸修饰的ZnS量子点修饰电极的光电流强度随Hg2+浓度变化的关系图。
图3是在一定缓冲条件下，不同浓度的Hg2+对ZnS量子点紫外-可见吸收的影响。
图4是在一定缓冲条件下，不同浓度的Hg2+对ZnS量子点荧光强度的影响。
具体实施方式：
实施实例1：
a、250μL的巯基乙酸溶液与0.001mol的Zn(CH3COO)2溶液混合后，加入1mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH为7，通入高纯氮气30min后，加入0.001mol/L的NaHSe水溶液，继续通氮气100度下搅拌反应4h，得水溶性ZnSe纳米材料；
b、将ITO玻璃片浸在含2mol/LNaCl的2％PDDA聚合物溶液中，10min后用去离子水冲洗表面，然后再浸入到水溶性ZnSe纳米材料中，10min后用去离子水清洗电极表面。即制得ZnSe纳米材料修饰的电极。所制得的电极储可存在室温下；
c、将制得的ZnSe修饰的电极作为工作电极，浸在0.1mol/L三乙基胺与0.1mol/L的磷酸缓冲溶液(pH＝7.0)组成的电解质溶液中，在自制的光电化学测定仪器上进行光电流测定，之后加入不同浓度的Hg2+，观察光电流的变化情况。
实施实例2：
a、0.3mmol的半胱氨酸溶液与0.15mmol的ZnSO4溶液混合后，加入1mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH为7，通入高纯氮气30min后，加入0.15m mol的Na2S水溶液，加热至60℃恒温，继续通氮气搅拌反应1h，得水溶性ZnS纳米材料；
b、将ITO玻璃片浸在含2mol/LNaCl的2％PDDA聚合物溶液中，l0min后用去离子水冲洗表面，然后再浸入到水溶性ZnS纳米材料中，10min后用去离子水清洗电极表面。即制得ZnS纳米材料修饰的电极。所制得的电极储存在室温下；
c、将制得的ZnS修饰的电极作为工作电极，浸在0.1mol/L三乙醇胺与0.1mol/L的磷酸缓冲溶液(pH＝7.0)组成的电解质溶液中，在自制的光电化学测定仪器上进行光电流测定，之后加入不同浓度的Hg2+，观察光电流的变化情况。

Claims (6)

1.汞离子的光电化学测定，其特征在于：
a、一定量的表面修饰剂与0.02mol/L的水溶性锌盐溶液混合后，用1mol/L的NaOH溶液调节溶液的pH为中性；然后通入高纯氮气30min后，加入0.1mol/L的Na2S(或者NaHSe)水溶液，继续通N2搅拌，在一定温度下加热反应一定时间，得水溶性ZnX(X代表硫、硒)纳米材料；
b、将经过预处理的ITO玻璃片浸在含有NaCl的2％PDDA聚合物的溶液中，几分钟后用去离子水冲洗电极表面；然后再浸入到水溶性ZnX(X代表硫、硒)纳米材料中，几分钟后用去离子水清洗电极表面。以上步骤即完成对ITO电极的修饰。所制得的电极可储存在室温下；
c、由一定浓度的电子供体和一定pH的磷酸缓冲溶液组成电解质溶液，以制得的ZnX(X代表硫、硒)修饰的电极作为工作电极，加入待测的Hg2+溶液后，一定电位下，在自制的光电化学仪器上进行光电流的测定。
2.根据权利要求1所述的汞离子的光电化学测定，其特征在于所述的ZnX(X代表硫、硒)纳米材料的表面修饰剂为巯基乙醇，巯基乙酸，巯基丙酸，半胱氨酸，柠檬酸三钠，表面修饰剂的量为锌离子的物质的量的1-6倍。
3.根据权利要求1所述的汞离子的光电化学测定，其特征在于合成ZnX(X代表硫、硒)纳米材料时所选用的反应温度为室温-100度，反应时间为1-6小时。
4.根据权利要求1所述的汞离子的光电化学测定，其特征在于光电流测定时所使用的电子供体为抗坏血酸，三乙醇胺，三乙基胺，Na2SO3，电子供体的浓度为0.05-0.5mol/L。
5.根据权利要求1所述的汞离子的光电化学测定，其特征在于光电流测定时所使用的磷酸缓冲溶液的pH为3.0-10.0。
6.根据权利要求1所述的汞离子的光电化学测定，其特征在于光电流测定时采用的电压为-0.2-0.2V(相对于Ag/AgCl参比电极)。
CN201310260726.4A 2013-06-27 2013-06-27 汞离子的光电化学测定 Active CN103308577B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310260726.4A CN103308577B (zh) 2013-06-27 2013-06-27 汞离子的光电化学测定

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310260726.4A CN103308577B (zh) 2013-06-27 2013-06-27 汞离子的光电化学测定

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103308577A true CN103308577A (zh) 2013-09-18
CN103308577B CN103308577B (zh) 2016-04-27

Family

ID=49134031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310260726.4A Active CN103308577B (zh) 2013-06-27 2013-06-27 汞离子的光电化学测定

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103308577B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969194A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 山西大学 一种裸眼快速检测汞离子的试纸和方法
CN104181137A (zh) * 2014-08-27 2014-12-03 桂林理工大学 一种检测水样中铅离子含量的方法
CN106198498A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 北京师范大学 一种金属离子的检测方法及其专用传感器阵列
CN113125535A (zh) * 2021-03-09 2021-07-16 济南大学 一种新型的聚氨酯泡沫电极用于超灵敏检测Hg2+

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102980929A (zh) * 2012-12-06 2013-03-20 江南大学 用于高灵敏检测多巴胺的纳米光电化学传感器

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102980929A (zh) * 2012-12-06 2013-03-20 江南大学 用于高灵敏检测多巴胺的纳米光电化学传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
董玉明等: "基于柠檬酸盐修饰CdS量子点的高灵敏Ag+传感器", 《无机化学学报》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969194A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 山西大学 一种裸眼快速检测汞离子的试纸和方法
CN104181137A (zh) * 2014-08-27 2014-12-03 桂林理工大学 一种检测水样中铅离子含量的方法
CN104181137B (zh) * 2014-08-27 2016-09-28 桂林理工大学 一种检测水样中铅离子含量的方法
CN106198498A (zh) * 2016-06-27 2016-12-07 北京师范大学 一种金属离子的检测方法及其专用传感器阵列
CN106198498B (zh) * 2016-06-27 2018-11-27 北京师范大学 一种金属离子的检测方法及其专用传感器阵列
CN113125535A (zh) * 2021-03-09 2021-07-16 济南大学 一种新型的聚氨酯泡沫电极用于超灵敏检测Hg2+

Also Published As

Publication number Publication date
CN103308577B (zh) 2016-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhu et al. An electrochemical sensor based on reduced graphene oxide/gold nanoparticles modified electrode for determination of iron in coastal waters
CN106706607B (zh) 高量子产率电致化学发光金纳米团簇探针及其制备方法
Zhou et al. Silver–gold alloy nanoclusters as a fluorescence-enhanced probe for aluminum ion sensing
CN102980929B (zh) 用于高灵敏检测多巴胺的纳米光电化学传感器
CN104020213B (zh) 一种同时检测镉和铅离子的电化学传感器及制备方法
Sharma et al. Facile synthesis of sulfur and nitrogen codoped graphene quantum dots for optical sensing of Hg and Ag ions
CN103308577B (zh) 汞离子的光电化学测定
Marie et al. Vertically grown zinc oxide nanorods functionalized with ferric oxide for in vivo and non-enzymatic glucose detection
CN105699368B (zh) 一种基于二维复合材料构建的双功能过氧化氢无酶传感器的制备方法及应用
CN101975811A (zh) 用于现场痕量重金属检测的电化学传感器
Ma et al. Direct formation of (Co, Mn) 3O4 nanowires/Ni composite foam for electrochemical detection
CN103575794B (zh) 一种基于石墨烯/dna/银纳米复合材料对碘离子的检测方法
CN103592276A (zh) 镉离子检测用量子点荧光传感器及其检测方法
Wu et al. Turn off-on electrochemiluminescence sensor based on MnO2/carboxylated graphitic carbon nitride nanocomposite for ultrasensitive L-cysteine detection
Dokur et al. Selective electrochemical sensing of riboflavin based on functionalized multi-walled carbon nanotube/gold nanoparticle/pencil graphite electrode
Zhu et al. Electrogenerated chemiluminescence behavior of Tb complex and its application in sensitive sensing Cd2+
Xu et al. A miniature all-solid-state calcium electrode applied to in situ seawater measurement
Jodan et al. Fabrication of a sensitive electrochemical sensor based on Ag nanoparticles and alizarin yellow polymer: Application to the detection of an environmental pollutant thiourea
CN103323450B (zh) 以纳米金为逻辑门显色探针的碘离子的快速测定方法
CN105510416A (zh) 基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备方法
CN104914142A (zh) 一种基于光电化学传感的Cu2+检测方法
CN103616420B (zh) 血清中葡萄糖的光电化学测定方法
Chen et al. N-doped carbon dots as the multifunctional fluorescent probe for mercury ion, glutathione and pH detection
Deng et al. Chronopotentiometric synthesis of quantum dots with efficient surface-derived near-infrared electrochemiluminescence for ultrasensitive microchip-based ion-selective sensing
Yu et al. based cell impedance sensor and its application for cytotoxic evaluation

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200917

Address after: No.29 TengShun Road, Xitang Town, Jiashan County, Jiaxing City, Zhejiang Province

Patentee after: JIAXING HEXIONG CLOTHING Co.,Ltd.

Address before: 214122 Jiangsu Province, Wuxi City Lake Road No. 1800, Jiangnan University

Patentee before: Jiangnan University