CN110763744A - 一种铜离子电化学传感器的制备 - Google Patents

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刘永乐
王发祥
王建辉
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Abstract

本发明公开了一种用于检测重金属铜离子的电化学传感器及制备方法。电化学传感器由电化学工作站、电极和电解池三部分构筑，其中工作电极指采用羧甲基纤维素钠/全氟磺酸复合物修饰的玻碳电极。采用该复合物修饰电极，羧甲基纤维素钠的羧基或羟基和全氟磺酸中的磺酸基可协同作用于铜离子，提高对铜离子的吸附促进电极表面的电子转移，从而增强对铜离子的电化学响应，实现铜离子的痕量检测，构筑高灵敏的铜离子电化学传感器。该电化学传感器具有优良的稳定性、选择性和重现性，对实际水样中铜离子的检测应用效果良好。

Description

一种铜离子电化学传感器的制备
技术领域
本发明具体公开了一种铜离子电化学传感器的制备方法，属于电化学分析检测领域。
背景技术
重金属铜离子是生物体内必需的一类微量元素，在生物体内的代谢活动中发挥着至关重要的作用。但随着重金属对环境的污染日益加剧，重金属铜离子在环境中的富集也逐渐增多，不可降解的重金属铜离子成为了多项标准中的必测指标。长期以来，通常采用电化学分析法、原子光谱法和原子吸收法等检测技术定量分析重金属铜离子，其中电化学分析法以轻巧方便、成本低和可原位分析广受关注，而如何设计出性能稳定优良的电化学传感器是电化学分析技术的关键问题。
众所周知，羧甲基纤维素钠含有羟基和羧基，能与重金属铜离子结合形成螯合物。有人曾在92年用纤维素透析膜覆盖的汞膜电极(CM-MFE)将铜离子从羧甲基纤维素板上分离出来，然后用阳极溶出伏安法(ASV)检测铜离子，但步骤太过繁琐，且其他重金属离子的存在会对分离效果产生影响。其后羧甲基纤维素钠在镉、铅等重金属离子的电化学检测方面运用甚多，但在铜离子的电化学检测的研究很少。全氟磺酸是一种优良的阳离子交换剂聚合物，所含的磺酸基可与羧甲基纤维素钠的羧基和羟基协同作用于铜离子，进而提高对铜离子的吸附作用，增强铜离子的电化学响应信号。因此，采用羧甲基纤维素钠和全氟磺酸的复合物修饰玻碳电极，有望构筑性能稳定的新型铜离子电化学传感器，实现复杂样品中痕量铜离子的高灵敏分析和检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的电极修饰材料，基于玻碳电极构筑制作简单且成本低的新型铜离子电化学传感器。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：运用电化学工作站、电极和电解池三部分构筑电化学传感器，其中工作电极是指采用羧甲基纤维素钠/全氟磺酸复合物修饰的玻碳电极，所述的羧甲基纤维素钠/全氟磺酸修饰玻碳电极的新型铜离子电化学传感器的制备方法包括以下步骤：
①制备电极表面修饰溶液：称量一定量的羧甲基纤维素钠制备成溶液，将一定浓度的羧甲基纤维素钠和全氟磺酸溶液以一定比例用溶剂超声法进行混合。②制备工作电极：采用滴涂法，吸取上述电极表面修饰溶液滴涂至玻碳电极表面，室温下晾干。③结合电化学工作站，选择三电极体系，至此完成新型铜离子电化学传感器的构筑。
所述步骤①中，羧甲基纤维素钠的质量为0.01 ~ 0.05 g，浓度为0.1 ~ 1 g/L，两种溶液的混合比例为（1 ~ 5）：（0.1 ~ 0.5），室温下超声时间3 ~ 7 min。
所述步骤②中，所制修饰电极为羧甲基纤维素钠/全氟磺酸混合液修饰的玻碳电极，其晾干时间为6 ~ 8 h。
所述步骤③中，新型铜离子电化学传感器基于羧甲基纤维素钠/全氟磺酸修饰的玻碳电极构筑，且全氟磺酸含有的磺酸基可与羧甲基纤维素钠的羧基和羟基协同作用于铜离子，进而提高对铜离子的吸附作用，加快电极表面的电子转移速度，增强铜离子的电化学响应信号。
本发明所述的铜离子电化学传感器对痕量铜离子响应灵敏，同时呈现优良的电化学传感器特性，对实际样品中的铜离子检测具有良好的应用潜力。

Claims (5)

1.一种铜离子电化学传感器的制备方法，其特征在于，该电化学传感器的构筑由电化学工作站、电解池、电极三部分组成；其中工作电极以玻碳电极为基底、羧甲基纤维素钠和全氟磺酸复合物为电极修饰材料。
2.根据权利要求1所述的一种铜离子电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：①制备电极表面修饰溶液：称量一定量的羧甲基纤维素钠制备成溶液，将一定浓度的羧甲基纤维素钠和全氟磺酸溶液以一定比例用溶剂超声法进行混合，②制备工作电极：采用滴涂法，吸取上述电极表面修饰溶液滴涂至玻碳电极表面，室温下晾干，③结合电化学工作站，选择三电极体系，至此完成铜离子新型电化学传感器的构筑。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤①中，羧甲基纤维素钠的质量为0.01 ~ 0.05 g，浓度为0.1 ~ 1 g/L，两种溶液的混合比例为1 ：0.5，室温下超声时间3 ~ 7 min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤②中，初步制得的修饰电极为羧甲基纤维素钠/全氟磺酸混合液修饰的玻碳电极，采用滴涂法修饰电极后的晾干时间为6 ~ 8 h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤③中，所构筑的新型铜离子电化学传感器为羧甲基纤维素钠/全氟磺酸修饰玻碳电极型铜离子电化学传感器，且全氟磺酸含有的磺酸基可与羧甲基纤维素钠的羧基和羟基协同作用于铜离子，进而提高对铜离子的吸附作用，加快电极表面的电子转移速度，增强铜离子的电化学响应信号。
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