[发明专利]一种电化学发光检测金属离子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感领域，具体涉及一种电化学发光检测金属离子的方法。

背景技术

电致化学发光(Electrochemiluminescence, ECL)是三种典型的冷发光之一，因为具有灵敏度高、线性范围宽、仪器简单等优点而在分析化学中有着广泛的应用。由于金属离子的含量与人体健康和生态系统的有着重要的关系，准确并可靠的检测的金属离子的含量和种类具有非常重要的意义。

石墨相氮化碳聚合物纳米片（Graphite-phase polymeric carbon nitride nanosheets，GPPCN纳米片）作为一种有机半导体材料，它的电致化学发光性质最近被研究。与传统的电致化学发光材料相比，石墨相氮化碳聚合物纳米片具有原材料廉价、热稳定性高、发光稳定的优点；而且石墨相氮化碳聚合物纳米片的电致化学发光可以通过电势的驱动，实现在不同电势范围同时发光。但是在实际检测中，环境因素的干扰，例如其他金属离子，传统的単信号检测可能导致实际检测中假阳性结果的出现。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种采用GPPCN纳米片为发光材料，通过不同电势的驱动对金属离子实现双信号的检测，解决了实际样品检测中由于环境等因素引起的假阳性结果出现的问题，并且可以实现定性鉴定不同离子的电化学发光检测金属离子的方法。

技术方案：本发明的电化学发光检测金属离子的方法，包括以下步骤：

1）采用电致化学发光检测仪，以饱和甘汞电极为参比电极，铂电极为辅助电极，修饰有发光材料的玻碳电极为工作电极，分别检测一组已知浓度的金属离子样品在电解质I和电解质II中的淬灭效率；

2）分别绘制该金属离子样品在电解质I中和电解质II中的淬灭效率与离子浓度的关系曲线；

3）采用同样方法检测待测金属离子在电解质I中和电解质II中的淬灭效率，并与步骤1）测得的金属离子样品在电解质I中和电解质II中的淬灭效率对比，如果待测金属离子在电解质I中和电解质II中的淬灭效率均落入金属离子样品在对应电解质中淬灭效率的数值范围，则认为待测金属离子与金属离子样品为同一种金属离子；

对于与金属离子样品同种类的待测金属离子，进一步根据所述步骤2）得到的关系曲线确定离子浓度。

进一步的，所述发光材料为石墨相氮化碳聚合物纳米片。

进一步的，所述电解质中溶解有导电介质和共反应剂的缓冲溶液，所述导电介质为KCl、K₂SO₄或NaCl，所述电解质I中，共反应剂为浓度为10mM~200mM的K₂S₂O₈、H₂O₂或C₂O₄^2-，所述电解质II中，共反应剂为浓度为1mM~100mM的三乙醇胺、三乙胺或丙三胺。

进一步的，所述步骤1）和步骤3）中检测淬灭效率的方法为：在电解质中施加电势，扫描电化学发光强度为I₀，再向电解质溶液中加入金属离子，重新扫描电化学发光强度为Ic，根据（I₀−Ic）/ I₀ 计算得到淬灭效率。

进一步的，所述电解质I中施加的电势为0~-2.0V，电解质II中施加的电势为0~2.0V。

进一步的，所述一组已知浓度的金属离子样品的离子浓度范围为10~120nM，样品数量至少为5个。

本发明的原理为：在玻碳基底上修饰GPPCN纳米片，依次施加不同的电势使得材料在两极都发光，然后再向电解质溶液中加入一定浓度的金属离子，在电势I处，由于金属离子的氧化还原电势位于GPPCN纳米片的带隙之间，根据光致电子转移的原理使得发光强度减弱；而在电势II处，由于特定的金属离子对于GPPCN纳米片的发光过程有催化作用，使得发光强度增强；依据在两电势处由同一金属离子引起的两种不同信号同时确定一种目标离子，使得检测结果更加可信，有效的避免的假阳性结果的出现，依据在不同电势下各离子的响应信号不同，定性鉴别其他金属离子。

本发明选用GPPCN纳米片为发光材料，利用在两电势范围内同时发光实现双信号同时检测一种目标物，使得检测结果更加可信，有效的避免假阳性结果的出现，并且依据不同金属离子在两电势范围内的电化学响应不同，实现定性鉴定不同的离子。本发明以石墨相氮化碳聚合物纳米片为发光材料，具有原料廉价、热稳定高、发光稳定的特性。