[发明专利]一种用于检测铜离子的电化学电极及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于电化学分析检测技术领域，具体涉及一种用于检测铜离子的电化学电极及其制备方法与应用。

背景技术

铜离子是生物体内一种必需微量元素，在许多生理过程中都发挥着重要的作用。但是体内过量的铜离子会导致老年痴呆、帕金森病、威尔逊病和阮病毒病。随着工业、农业、交通等领域含铜污染物的大量排放，铜已成为一种重要的环境污染物。因此，设计和开发灵敏度高、选择性好的方法，对生物样品和水溶液中铜离子的快速检测具有重要的实际意义。

到目前为止，铜离子的测定方法有比色法、荧光光谱法、原子吸收光谱法、离子色谱法等。这些检测方法虽然精密度和准确度较高，但检测仪器昂贵，对实验室和仪器化程度要求高,并且操作费时,分析成本昂贵,不利于推广使用,难以适应大量样本和现场检测的要求。电化学分析方法及技术以操作方便快捷，成本低廉，检测体系简单的优势，在铜离子检测中获得研究者广泛的重视。

文献《SnO₂/Reduced Graphene Oxide Nanocomposite for the Simultaneou Electrochemical Detection of Cadmium(II),Lead(II),Copper(II),and Mercury(II):An Interesting Favorable Mutual Interference》公开了一种用于同时检测多种重金属离子的电化学电极及其制备方法，利用SnO₂/RGO作为活性添加剂对导电基底材料进行修饰，以提高电极活性，但该方法中，电极所用材料导电性较差，对痕量铜离子检测时，检测信号较弱，检测精度较低。

申请号201410298881.X的中国专利公开了一种轻丙基纤维素/碳纳米管/石墨烯修饰电极的制备及应用。轻丙基纤维素能有效改善碳纳米管的分散性，增加了有效的反应位点，提高了有效的比表面积，碳纳米管作为活性材料可提高电极的选择性，但该方法中，电极所用材料活性较弱，对痕量铜离子检测时，检测信号较弱，检测精度较低。

发明内容

本发明提供一种用于检测铜离子的电化学电极及其制备方法与应用。由五水合四氯化锡反应制得的SnO₂作为活性材料，RGO、RGO/活性炭混合物作为活性添加剂，可提高电极的选择性。碳黑、碳纳米管作为导电添加剂，其高导电率可起到信号放大的作用,检测痕量铜离子时，显著增强了检测信号强度，且显著提高了检测精度，具有广泛的应用前景。

本发明公开了一种用于检测铜离子的电化学电极，其特征在于，包括作为导电基底材料的玻碳电极或碳糊电极以及固载在电极上的修饰材料，所述玻碳电极经过抛光处理，所述碳糊电极填充有碳糊并经过打磨处理。

本发明上述的的用于检测铜离子的电化学电极的制备方法，包括对玻碳电极进行抛光处理；制备碳糊电极；制备修饰材料并将修饰材料固载在导电基底材料上。

上述任一方案优选的是，所述玻碳电极的抛光处理方法为：

(1)用湿润的镜头纸轻轻擦拭电极表面，去除污物，确保电极表面光滑；

(2)在抛光布上依次用0.3μm和0.05μm的氧化铝抛光粉将电极抛光成“镜面”，用去离子水冲洗电极表面，将电极分别浸入无水乙醇、去离子水中超声清洗2～3min，室温下自然干燥。

上述任一方案优选的是，所述碳糊电极的制备方法为：

(1)将石墨粉与液体石蜡按质量比为7：3的比例混合研磨均匀，所得混合物填充至洁净的碳糊电极套管中压实；

(2)将碳糊电极在砂纸上打磨至电极表面光洁平整。

上述任一方案优选的是，所述修饰材料固载在导电基底材料上的方法为：

(1)取活性添加剂前驱物、导电添加剂前驱物放入去离子水中，超声处理；

(2)将活性材料前驱物溶解于去离子水中制得四氯化锡溶液，滴加步骤(1)中所制得的溶液后将溶液置于磁力搅拌器中搅动。

(3)将步骤(2)制得的溶液离心后弃上清液，加热获得修饰材料；

(4)向制得的修饰材料中滴加无水乙醇，超声处理，修饰材料完全溶解后，将混合液滴涂至导电基底材料表面，室温干燥。

上述任一方案优选的是，所述步骤(2)中的活性材料前驱物至少包含五水合四氯化锡；步骤(1)中的活性添加剂前驱物包含氧化石墨烯和/或活性炭中的至少一种，导电添加剂前驱物包含碳黑和/或碳纳米管中的至少一种。