CN110470722B - 一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电化学分析技术，具体的说是一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置。以修饰光敏材料的电极作为工作电极，离子选择性电极作为参比电极和Pt作为辅助电极；通过参比电极电位调控工作电极电位，依据光照前后工作电极输出的电流变化，实现对待检测离子的活度变化下的定量/定性测定。本发明利用光电化学以电流为输出信号测定离子选择性电极电位变化，与经典电位法不同，本发明利用电流法对离子活度检测可以达到pA数量级，极大地提高了灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及电化学分析技术，具体的说是一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置。
背景技术
现阶段离子选择性电极(ISE)的电位传感器广泛应用于临床诊断，工业分析和环境监测。在理想情况下，其电位响应遵循能斯特方程。但是该方程对离子活度变化较小时具有相对较差的灵敏度。虽然毛细管电泳、电感耦合等离子体原子发射光谱法和质谱法等先进技术可以高准确度和高精度地检测离子，但是存在复杂的制备程序，高成本，广泛的实验经验和无法进行现场测量的一些固有缺点。随着替代传感概念的引入，已经提出了基于计时电位，库仑电荷，伏安电流和转换时间的新的离子选择性读出策略，以提高电位传感器的灵敏度。Bakker小组在早期工作中证明了电致化学发光(ECL)读出电位离子传感器的方法。在该方案中，用于在工作电极处产生ECL的电势可以通过用作参比电极的离子选择性电极(ISE)来调节。电位计和计时电位信号都可以转换为ECL读数。但该方法的设备比较复杂，需要将工作电极单独放置在检测室，通过盐桥与样品室物理隔离，其虽然具有检测各种离子高灵敏度和选择性的特性，但装置比较复杂\操作复杂、需要特定环境下实现。此外还需要在检测室中额外加入试剂如三丙胺等，构成化学发光体系，以用于产生ECL信号。光电化学(PEC)技术是一种新型的有前景的电化学分析技术，并且不同于电化学方法。在PEC方法中，光活性材料被光源激发，输出信号为电流。光源和检测信号完全分离并以不同的能量形式存在。但本领域技术人员所知若只利用光电化学检测某种离子，需要电极表面物质与待测离子能发生特定的反应，但过程复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服已有分析技术的不足，提供一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法及其装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，以修饰光敏材料的电极作为工作电极，离子选择性电极作为参比电极和Pt作为辅助电极；通过参比电极电位调控工作电极电位，依据光照前后工作电极输出的电流变化，实现对待检测离子的活度变化下的定量/定性测定。
进一步的说，将电极插入至检测池内，在恒定电压下通过参比电极电位调控工作电极电位，在待测溶液中使得待测离子能够进入参比电极聚合物敏感膜内产生参比电极电位的变化，进而引起工作电极电位变化，依据光照前后工作电极输出的电流变化；通过光电流与待检测离子之间活度关系，实现对待测样品中待检测离子的活度梯度变化下的定量/定性检测。
所述利用光电化学方法，并以离子选择性电极作为参比电极，可进一步对检测中待检测离子在0.0001-0.1M梯度波动范围下其活度变化的定量/定性检测。
所述于开路电位测量工作电极的电极电位响应，实现对待测离子的检测；
或，利用恒电压器设置固定偏压，使工作电极和参比电极之间有一个固定电压差，通过测量工作电极和对电极之间的电流大小，实现对待测离子的测量。
所述光源为400-800nm的可见光。
所述检测的离子为电解质离子、重金属离子、有机离子或其它阴离子。
所述离子选择性电极为底部涂覆聚合物敏感膜的表面沉积传导层的电极基体；其中，所述聚合物敏感膜由离子载体、聚合物基体材料和增塑剂组成；
所述修饰光敏材料的电极为光敏材料涂敷于电极材料表面。
所述聚合物基体材料为聚氯乙烯、聚丁基丙烯酸酯、聚丙烯酸丁酯、聚醚酰亚胺、橡胶或溶胶凝胶膜；增塑剂为邻-硝基苯辛醚(o-NPOE)、二-2-乙基己基癸酯、癸二酸二丁酯或癸二酸二辛酯；离子载体为阳离子钠、钾、锂、钙、镁、铜、铅、镉、锌、铬、银、汞、砷、氢、铵根、丁酰胆碱、胆碱等离子载体及阴离子氯、氟、碳酸根、高氯酸根、硝酸根、亚硝酸、硫酸根、对硝基苯酚离子载体以及分子印迹载体材料等。
所述修饰光敏材料的电极为工作电极，工作电极包括电极基体和光敏材料；其中：电极基体可为玻碳电极、金电极、铂电极、铜电极、银电极、ITO电极、印刷电极、纸基电极等。
所述光敏材料主要有以下四种，(1)无机光电材料：大多数无机光电材料是无机半导体材料，例如WO3，TiO2，BiOI，ZnO等。(2)有机光电材料：分为小分子和高分子光电材料，可根据实验需求进行选择，其中，小分子光电材料根据化学结构可分为四方酸，偶氮，酞菁等。(3)复合材料：由两种或两种以上光电材料复合而成，具有比单一材料更好的光电化学性能，比如CdS-TiO2、ZnS-TiO2等复合材料。(4)生物材料：生物体内的细胞或者DNA等
所述检测的离子为：电解质离子、重金属离子、有机离子或其它阴离子；其中，
电解质离子选自钠、钾、锂、钙、镁、氢、氯、氨根等；重金属离子选自铜、铅、镉、锌、铬、银、汞、砷等；其它阴离子选自氯、氟、碳酸根、高氯酸根、硝酸根、亚硝酸根、硫酸根；有机离子选自丁酰胆碱、对硝基苯酚等，聚离子包括：鱼精蛋白、聚季铵盐-6、聚烯丙基胺、树枝状化合物聚酰胺Poly(amidoamine)和聚丙撑亚胺Poly(propylenimine)、鱼精蛋白类似蛋白、多肽聚阳离子等。
一种检测方法的专用装置，装置包括检测池、电化学外部测量装置、光源；所述检测池置于光源之上，检测池内插有工作电极、参比电极和辅助电极，各电极通过导线分别与电化学外部测量装置相连接。
所述工作电极为光敏材料修饰的电极，其表面覆有光敏材料；参比电极为离子选择性电极，离子选择性电极表面附有聚合物敏感膜；
对电极为铂丝或铂片；所述检测池内盛放待检测物；所述光源通过导线与控制其开关和光照时间的恒电压器相连。
检测原理为：在光电化学(PEC)方法中，通过工作电极和参比电极之间的外部电压源(例如恒电位器)，外部电压源给定一个恒定电位，使工作电极电位与参比电极电位之差为这个恒定电位，使工作电极的电位可以相对于参比电极的电位改变。通过连接在工作电极和对电极之间的外部电压源(例如恒电位器)，工作电极的电位可以相对于参比电极的电位变化。
通过工作电极和参比电极之间的外部电压源(例如恒电位器)设置一个恒定电位，使工作电极电位与参比电极电位之间有一个固定电压差。从而使工作电极的电位可以相对于参比电极的电位变化。
本发明在利用光电化学方法进行电位变化检测的方法中，其中，以光敏材料修饰的电极为工作电极，离子选择性电极作为参比电极、Pt丝作为辅助电极。当检测不同浓度的待测溶液时，由于参比电极的电位变化，从而影响工作电极电位变化。当光照时，工作电极上修饰的光敏材料中的电子由价带(VB)激发至导带(CB)，进而转移到电极上，从而产生光电流。利用恒电位器，在工作电极和参比电极施加恒定电位，通过测量工作电极和对电极的电流，依据电流的大小，实现对待测离子的测量。
本发明所具有的优点：
本发明利用光电化学以电流为输出信号测定离子选择性电极电位变化，与经典电位法不同，本发明利用电流法对离子活度检测可以达到pA数量级，极大地提高了灵敏度。具体为：
1.本发明将光电化学技术引入至聚合物敏感膜恒电位分析技术中，突破了离子选择性电极在理想条件下符合能斯特方程的限制，提高了聚合物敏感膜离子测定的灵敏度。此外通过该方法有望实现采用电流分析进行免校准分析。
2.本发明传感器通用性强，通过选用不同离子的聚合物敏感膜，该方法能够用于不同离子的灵敏检测。
3.本发明的传感方法亦能够作为一种换能方式，用于生物传感分析等检测技术。
4.本传感器制备简单、操作方便，采用设定偏压、光控波长、强度等能够调节光敏材料传感器的响应性能。
5.本发明中所产生的电流信号在工作电极与对电极之间产生，不通过参比电极，即离子选择性膜，故产生的电流不会对离子选择性膜造成任何的电位漂移现象。
6.本发明检测过程中工作电极光活性材料被光源激发，输出信号为电流，光源和检测信号完全分离并以不同的能量形式存在，减少背景信号，使得分析具有更高的灵敏度(测量pA水平)，比电位法(只能达到0.1mV数量级)要高出8个数量级。
附图说明
图1为本发明实施例提供的传感器装置示意图；其中，1.光敏材料修饰的电极、2.光敏材料、3.参比电极、4.聚合物敏感膜、5.对电极、6.光源、7.恒电压器和8.外部电位测量装置。
图2为本发明实施例提供的光敏材料在可见光光照下，在不同设置偏压下的光电流强度图。
图3为本发明实施例提供的离子选择性电极对钙离子的开路电位实时响应图。
图4为本发明实施例提供的光敏材料修饰的电极为工作电极，离子选择性电极为参比电极时对钙离子的开路电位实时响应图。
图5为本发明实施例提供的光敏材料修饰的电极为工作电极，离子选择性电极为参比电极和Pt丝为辅助电极时，在不同浓度的待测溶液下光照后所产生的光电流强度图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
实施例1
装置如图1所示包括检测池、电化学外部测量装置、光源；所述检测池置于光源之上，检测池内插有工作电极、参比电极和辅助电极，各电极通过导线分别与电化学外部测量装置相连接。
所述工作电极为光敏材料修饰的电极(1)，其电极表面设有光敏材料(2)；参比电极(3)为银氯化银或离子选择性电极，(当离子选择性电极作为参比电极时，其电极表面设有聚合物敏感膜(4)；铂丝/片电极为对电极(5)所述检测池内盛放待检测物；所述光源(6)通过导线与控制其开关和光照时间的恒电压器(7)相连。
所述外部电位测量装置为电化学工作站(8)。
实施例2
光敏材料修饰电极的制备：
1)光敏材料的获得：利用水热方法合成ZnSe/r-GO复合材料。具体的是：
通过超声处理将30mg GO溶解在18mL去离子水中；然后通过超声波将0.05molZnCl2加入上述溶液中。最后，将18mL新鲜制备的硒硫酸钠水溶液(Na2SeSO3，通过将0.05MSe粉末与0.125M Na2SO3在约80℃下回流数小时制备)，2g尿素和0.4g PVP加入到GO和氯化锌的混合物溶液中；混合物搅拌30分钟后，将它们倒入50mL聚四氟乙烯衬里的高压釜中并在180℃下反应12小时。
2)电极的制备：将ZnSe/r-GO复合材料分散在DMF中，浓度为2mg/mL。并在电极表面滴加30μL，在室温下干燥过夜。即获得光敏材料修饰的电极，作为工作电极。
利用上述装置测定光敏材料在可见光光照下，在不同设置偏压下的光电流强度，具体为：
装置中，工作电极为光敏材料修饰的电极，参比电极为银氯化银电极，对电极为pt丝；
测定时，采用i-t测定技术，采用400-800nmLED(10.8mm*10.8mm,5.0lm/W)阵列用于实验。光照时间采用继电器控制并光照10s，测定工作电极在缓冲溶液PBS 7.5中的光电流响应。
由图2可见：ZnSe/r-GO复合材料的光电流响应随着偏压从-0.20到0.50V的变化而增强。并且当在偏压0-0.3V范围内，光电流强度与偏压大小具有良好的线性关系(R2＝0.999)。
该结果表明光电流可以通过工作电极上的电位来调节。
实施例3
检测不同浓度钙离子溶液中的电位响应：
聚合物膜离子选择性电极的制备：
1)电极的制备为：
①传导层的获得：在恒电流条件下将EDOT(0.01M)和PSS(0.1M)(两种物质按摩尔比为8-10:1的比例)电聚合为PEDOT(PSS)复合物，而后将复合物沉积在玻碳电极表面，形成传导层。所述电沉积方式为：采用恒电流法，设定电流大小为0.014mA,沉积时间为714s；传导层的厚度可以通过调控电流大小和沉积时间进行控制。
2)聚合物敏感膜溶液制备：按重量百分比计，0.46％钙离子载体Ⅱ，0.48％Borate，33.2％聚氯乙烯和66.04％NPOE混合将总量为180毫克上述样品溶解到3.0毫升四氢呋喃溶液中。
3)电极的制备：PEDOT/PSS修饰后的玻碳电极室温下晾干，然后套上PVC管，而后滴加80微升聚合物敏感膜溶液于传导层上，室温晾干后，再以10-3M钙离子溶液活化12h，即获得聚合物敏感膜电极，作为工作电极。
检测不同浓度钙离子中的电位响应：浓度范围10-2.15M-10-1.85M利用上述装置，其中，工作电极为离子选择性电极，参比电极为银氯化银电极，采用开路电位测定技术检测不同浓度铜离子的变化。装置中以离子选择性电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极两电极分别与电化学系统相连接。将工作电极电位控制在0V。检测池中加入背景溶液(0.01M氯化钠溶液)，先测定电极在背景溶液0.01M氯化钠溶液中的电极电位响应，然后将上述工作电极与参比电极置于含不同浓度钙离子溶液(不同浓度为10-2.15M-10-1.85M)中，测定电极在不同浓度钙离子溶液的电位响应(参见图3)。
如图3所示，依据电极电位响应离子选择性电极能够在10-2.15M-10-1.85M浓度范围内测定待测钙离子的活度，当待测钙离子浓度变化较小时，离子选择性电极不能产生较大的电极电位的变化。并且电位漂移相对较大。
实施例4
利用上述装置，采用开路电位测定技术，测定电极在不同钙离子浓度中的实时电位响应：
装置中，以实施例1获得的光敏材料修饰的电极作为工作电极、实施例2获得的钙离子选择性电极作为参比电极分别与电化学系统相连接构建检测装置。
利用上述装置置于利用浓度为10-2M的氯化钠溶液配制不同浓度的氯化钙溶液的检测池中，采用开路电位测定技术，测定电极在不同钙离子浓度(浓度为10-6M-10-1M)中的实时电位响应，将工作电极电位控制在0V。工作电极的电位可以通过指示电极的电位变化来调节。(参见图4)；
结果如图4所示，当钙离子选择性电极作为参比电极时，其电位随着待测溶液中钙离子浓度的增大而减小。由于样品溶液中的离子选择性电极用作参比电极，因此斜率为负，电位符号为反方向。因此，通过使用离子选择性电极作为参考电极，可以调节工作电极处的电位；即，外部电压源给定一个恒定电位，使工作电极电位与参比电极电位之差为这个恒定电位。所以，当参比电极电位改变时，工作电极电位也随之改变。
实施例5
利用上述装置，采用光电化学分析技术检测不同浓度钙离子(浓度范围为10-2.10M-10-1.90M，且梯度变化为10-0.05)的变化。
装置中，以实施例1获得的光敏材料修饰的电极作为工作电极、实施例2获得的钙离子选择性电极作为参比电极，辅助电极为Pt丝；将上述各电极分别与电化学系统相连接构建检测装置。
利用恒电压器，设定固定偏压0.3V。采用可见光LED(10.8mm*10.8mm,5.0lm/W)阵列用于光控实验。光照时间采用继电器控制，光照时间10s。实时记录工作电极的电流，通过测量工作电极电流峰值大小，通过光电流与待检测离子之间活度关系，实现对待测离子的测量结果如图5所示。
关系式为：
式中，
k＝eφ，k′＝eφ/[1+α(λ)Lmin]，A＝e-α(λ)，B＝Eap+Eθ-Efb
其中：e是基本电荷；φ是吸收的光子通量；α(λ)是吸收系数；Lmin是少数载流子扩散长度；Efb是平带电位；Eθ是标准电极电位；Eap是施加的电位。
由图5可见：针对不同浓度中某一固定浓度的待测溶液中，其参比电极电位固定，从而工作电极电位固定。当LED等光照时，工作电极上修饰的光敏材料中的电子由价带(VB)激发至导带(CB)，进而转移到电极上，从而产生光电流。工作电极上的电位随着待测溶液中的离子浓度增大而增大，故产生的光电流也增大；
当待测溶液中的离子浓度变化，引起参比电极处的电位变化，从而影响工作电极处的电位变化，导致输出的光电流变化。根据光电流与工作电极上的电位的关系式，可以得出光电流与待测溶液离子浓度的关系(上述关系式)从而实现待测钙离子的检测。
利用该方法可以明显检测出钙离子浓度变化为100.05M时，其电流信号变化值可以达到400-500nA,可见采用本发明方法可以实现检测在离子活度比较低的环境下对离子的检测；
而，根据若只用离子选择性电极测量其电位变化，并在理想状态下根据能斯特方程计算，若小的Ca2+活性变化(例如10％)可以转化为仅几毫伏(约1mV)的电位变化，且电压的最小数量级改变为0.1mV。
由此可见上述实施例检测方法与电位法相比灵敏度更高，且高出约5个数量级。
实施例6
聚合物膜离子选择性电极的制备：
1)电极的制备为：
①传导层的获得：在恒电流条件下将EDOT(0.01M)和PSS(0.1M)(两种物质按摩尔比为8-10:1的比例)电聚合为PEDOT(PSS)复合物，而后将复合物沉积在玻碳电极表面，形成传导层。所述电沉积方式为：采用恒电流法，设定电流大小为0.014mA,沉积时间为714s；传导层的厚度可以通过调控电流大小和沉积时间进行控制。
2)聚合物敏感膜溶液制备：按重量百分比计，0.62％钠离子载体Ⅲ，0.50％Borate，32.96％聚氯乙烯和65.92％DOS混合将总量为360毫克上述样品溶解到3.6毫升四氢呋喃溶液中。
3)电极的制备：PEDOT/PSS修饰后的玻碳电极室温下晾干，然后套上PVC管，而后滴加80微升聚合物敏感膜溶液于传导层上，室温晾干后，再以10-3M钠离子溶液活化12h，即获得聚合物敏感膜电极。
光敏电极的制备：
光敏材料修饰电极的制备：
1)光敏材料的获得：利用水热方法合成ZnSe/TiO2复合材料。具体的是：
首先将0.05mol ZnCl2溶解在2mL水中,形成ZnCl2水溶液。然后，将18mL新鲜制备的硒硫酸钠水溶液(Na2SeSO3，通过将0.05M Se粉末与0.125M Na2SO3在约80℃下回流数小时制备)加入到氯化锌水溶液中；混合物搅拌30分钟后，再加入500mg TiO2，然后搅拌2h。将它们倒入50mL聚四氟乙烯衬里的高压釜中并在160℃下反应12小时。
2)电极的制备：
将ZnSe/TiO2复合材料分散在DMF中，浓度为2mg/mL。并在电极表面滴加30μL，在室温下干燥过夜。即获得光敏材料修饰的电极，作为工作电极。
利用上述装置，采用光电化学分析技术检测浓度梯度变化在100.06下不同浓度钠离子的变化。工作电极为光敏材料修饰的电极、参比电极为离子选择性电极和辅助电极为Pt丝，并且分别与电化学系统相连接。利用恒电压器，设定固定偏压0.3V。采用可见光LED(10.8mm*10.8mm,5.0lm/W)阵列用于光控实验。光照时间采用继电器控制，光照时间10s。
在上述检测过程中不同浓度下的某一固定浓度的待测溶液中，其参比电极电位固定，从而工作电极电位固定。当LED等光照时，工作电极上修饰的光敏材料中的电子由价带(VB)激发至导带(CB)，进而转移到电极上，从而产生光电流。由于待测溶液中的离子浓度变化，引起参比电极处的电位变化，从而影响工作电极处的电位变化，导致输出的光电流变化。根据光电流与工作电极上的电位的关系式，可以得出光电流与待测溶液离子浓度的关系为：
从而实现待测溶液中钙离子的浓度的检测。进而通过测量工作电极电流峰值大小，进而测定钠离子在较小梯度变化下其的具体浓度。
实施例7
离子选择性电极为商品化的氟离子选择性电极。
光敏电极的制备：
光敏材料修饰电极的制备：
1)光敏材料的获得：利用水热方法合成ZnSe/C3N4复合材料。具体的是：
首先将0.05mol ZnCl2溶解在2mL水中,形成ZnCl2水溶液。然后，将18mL新鲜制备的硒硫酸钠水溶液(Na2SeSO3，通过将0.05M Se粉末与0.125M Na2SO3在约80℃下回流数小时制备)加入到氯化锌水溶液中；混合物搅拌30分钟后，再加入50mg g-C3N4，然后搅拌2h。将它们倒入50mL聚四氟乙烯衬里的高压釜中并在180℃下反应12小时。
2)电极的制备：
将ZnSe/C3N4复合材料分散在DMF中，浓度为2mg/mL。并在电极表面滴加30μL，在室温下干燥过夜。即获得光敏材料修饰的电极，作为工作电极。
在上述检测过程中不同浓度下的某一固定浓度的待测溶液中，其参比电极电位固定，从而工作电极电位固定。当LED等光照时，工作电极上修饰的光敏材料中的电子由价带(VB)激发至导带(CB)，进而转移到电极上，从而产生光电流。由于待测溶液中的离子浓度变化，引起参比电极处的电位变化，从而影响工作电极处的电位变化，导致输出的光电流变化。根据光电流与工作电极上的电位的关系式，可以得出光电流与待测溶液离子浓度的关系为：
从而实现待测溶液中钙离子的浓度的检测。进而通过测量工作电极电流峰值大小，进而测定氟离子在较小梯度变化下其的具体浓度。
利用上述装置，采用光电化学分析技术检测浓度梯度变化范围在100.05下不同浓度氟离子的变化。工作电极为光敏材料修饰的电极、参比电极为氟离子选择性电极和辅助电极为Pt丝，并且分别与电化学系统相连接。利用恒电压器，设定固定偏压0.3V。采用可见光LED(10.8mm*10.8mm,5.0lm/W)阵列用于光控实验。光照时间采用继电器控制，光照时间10s。
上述各实施例中的聚合物敏感膜以及光敏材料，均可按照现有技术中记载的方式进行替换，而后按照本发明方式均可实现对待检测离子的检测；并且对于待检测离子，即使浓度变化较小，该发明都能够很灵敏的检测。并且通过选择已有的不同的离子载体，采用不同的膜组分或材料，按照现有的方式即可以实现不同待测离子的检测。
Claims (8)
1.一种利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，其特征在于：以修饰光敏材料的电极作为工作电极，离子选择性电极作为参比电极和Pt作为辅助电极；通过工作电极和参比电极之间的外部电压源设置一个恒定电位，通过参比电极电位调控工作电极电位，采用开路电位测定技术，依据光照前后工作电极输出的电流变化，实现对待检测离子的活度变化下的定量/定性检测；
所述工作电极为修饰ZnSe/r-GO的电极；
所述参比电极为钙离子选择性电极；
所述待检测离子为钙离子。
2.按权利要求1所述的利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，其特征在于：将电极插入至检测池内，在恒定电压下通过参比电极电位调控工作电极电位，在待测溶液中使得待测离子能够进入参比电极聚合物敏感膜内产生参比电极电位的变化，进而引起工作电极电位变化，依据光照前后工作电极输出的电流变化；通过光电流与待检测离子之间活度关系，实现对待测样品中待检测离子的活度梯度变化下的定量/定性检测。
3.按权利要求2所述的利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，其特征在于：
所述利用光电化学方法，并以离子选择性电极作为参比电极，可进一步对检测中待检测离子在0.0001-0.1M梯度波动范围下其活度变化的定量/定性检测。
4.按权利要求1-3所述任意一项的利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，其特征在于：
所述定量/定性检测为于开路电位测量工作电极的电极电位响应，实现对待测离子的检测；
或，利用恒电压器设置固定偏压，使工作电极和参比电极之间有一个固定电压差，通过测量工作电极和对电极之间的电流大小，实现对待测离子的测量。
5.按权利要求1-3所述任意一项的利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，其特征在于：所述光照的光源为400-800 nm的可见光。
6.按权利要求1-3所述任意一项的利用光电化学方法进行电位变化检测的方法，其特征在于：所述离子选择性电极为电极表面涂覆聚合物敏感膜的表面沉积传导层的电极基体；其中，所述聚合物敏感膜由离子载体、聚合物基体材料和增塑剂组成；
所述修饰光敏材料的电极为光敏材料涂敷于电极表面。
7.一种实现权利要求1所述的检测方法的装置，其特征在于：装置包括检测池、电化学外部测量装置、光源；所述检测池置于光源之上，检测池内插有工作电极、参比电极和辅助电极，各电极通过导线分别与电化学外部测量装置相连接。
8.按权利要求7所述的装置，其特征在于：所述工作电极为光敏材料修饰的电极，其表面覆有光敏材料；参比电极为离子选择性电极，离子选择性电极表面附有聚合物敏感膜；
对电极为铂丝或铂片；所述检测池内盛放待检测物；所述光照的光源通过导线与控制其开关和光照时间的恒电压器相连。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| CN104132978A (zh) * | 2014-07-24 | 2014-11-05 | 南京大学 | 一种基于双极电极的光催化产生电化学发光的装置 |
| CN109187688A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-01-11 | 中国科学院烟台海岸带研究所 | 一种光控的聚合物敏感膜电化学检测方法及其装置 |
| CN110426438A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-11-08 | 淮阴工学院 | 基于封闭式双极电极的无线光电化学分析检测装置及其制作方法 |
Non-Patent Citations (2)
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| Electrogenerated Chemiluminescence for Potentiometric Sensors;Gastón A. Crespo et al.;《J. Am. Chem. Soc.》;20111215;第134卷;全文 * |
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