[发明专利]一种基于噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯的汞离子检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及属重金属检测和电化学分析技术领域，具体地说，涉及一种基于噻唑衍生物 分子刷功能化石墨烯的汞离子检测方法。

背景技术

重金属具有不可降解性和富集性对人体和环境危害极大，快速、灵敏、精确地检测是重 金属污染防治的前提，受到了国内外研究者的强烈关注。常规重金属检测技术如原子吸收光 谱法、电感耦合等离子法等所需设备笨重、价格昂贵、分析过程繁琐，而电化学法检测重金 属具有分析快速、灵敏、成本低廉等特点，已得到了广泛应用。在电化学法检测重金属过程 中，重金属离子快速、高效富集到电极表面是其关键，因此电极修饰材料至关重要。相比于 单官能团修饰材料，分子刷功能化材料可提高电极表面活性官能团密度，从而显著提高修饰 电极对重金属离子的富集效率，提高检测性能。石墨烯是一种新型的纳米材料，具有优异的 电子传递效应、较大的比表面积、较高的电催化活性，已广泛应用于微纳电子器件、新型复 合材料、传感器材料等领域。化学还原法制备的石墨烯通常带有很多功能基团，例如羟基、 羧基等，这些功能基团不仅非常有利于金属离子的吸附和聚集，而且为功能化改性提供了活 性位点。

噻唑分子中含有的S和N原子具有孤对电子，易与金属形成稳定的配合物，是一类重要 的金属络合剂，其衍生物中除S和N原子外，还有其他官能团，可进一步提高其与金属离子 的络合常数，已广泛应用于金属配合物研究。本发明将石墨烯的优异特性与噻唑衍生物对重 金属汞离子的高亲和力相结合，将噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯应用于电极表面修饰，采 用电化学方波伏安法能实现现场水样中汞离子的检测，具有检测灵敏度高、重现性好、线性 范围宽、检测限低等特点。

发明内容

为了克服现有痕量汞离子检测方面存在的不足，本发明的目的是提供噻唑衍生物分子刷 功能化石墨烯修饰玻碳电极的制备及其汞离子检测方法，是以噻唑衍生物分子刷功能化石墨 烯修饰的玻碳电极为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，铂片电极为辅助电极，采用 电化学方波伏安法实现对水样中痕量汞离子的现场快速检测。

本发明所采用的技术方案如下：

首先石墨烯与偶联剂反应，再与噻唑衍生物反应制备噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯。 将噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯通过超声波分散制成分散液，取一定量的分散滴涂在玻碳 电极表面，自然晾干后，采用电化学方波伏安法，以噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯修饰玻 碳电极为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极、铂片电极为辅助电极，在磷酸溶液中检 测痕量汞离子。

一种基于噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯的汞离子检测方法包括噻唑衍生物分子刷功能 化石墨烯的制备、工作电极的制备以及汞离子电化学检测方法应用，具体如下：

a.噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯的制备

将石墨烯与二甲基亚砜按照质量比为1∶0.1～100加入圆底烧瓶中，超声波分散5～60min 后，再按照石墨烯羧基与偶联剂摩尔比为1∶1～1000加入偶联剂，在50～90℃下回流0.5～6h， 然后按照噻唑衍生物与偶联剂的摩尔比为1∶0.5～2加入噻唑衍生物，继续反应2～8h，反应结 束后产物经离心、洗涤、真空干燥，备用。

b.工作电极的制备

将噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯超声分散制成0.1～1mg/L的分散液，取3～15μL滴涂在 打磨抛光至镜面的玻碳电极表面，电极在室温下晾干后制成噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯 修饰的玻碳电极，该电极即为工作电极。

c.汞离子电化学检测方法应用

以噻唑衍生物分子刷功能化石墨烯修饰玻碳电极为工作电极，饱和Ag/AgCl电极为参比 电极，铂片电极为辅助电极，采用电化学检测方法对水溶液中的汞离子进行检测，选择磷酸 溶液为测试底液。

(1)测试底液

选用磷酸溶液为测试底液，磷酸浓度为0.1～1M；

(2)富集

富集电位选择：-0.8～-0.1V，沉积时间：100～1000s，平衡时间：5～40s；

(3)方波伏安法

采用方波伏安法，设定方波幅度：5～60mV，方波频率：10～60Hz，记录方波伏安曲线。

本发明的优点是：

1)石墨烯比表面积大、表面活性位点多、官能团丰富，既有利于重金属离子的吸附富集， 又有利于表面功能化修饰；