[发明专利]用于检测铅离子的嵌段共聚物修饰电极及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于检测铅离子的修饰电极及制备方法，尤其是一种可见光引发、无需过渡金属催化剂的ATRP制备的用于检测铅离子的嵌段共聚物修饰电极及制备方法。

背景技术

铅是一种广泛存在且不可降解的重金属污染物，很多途径可造成铅含量超标，给人类造成很多危害，因此检测溶液中铅离子含量非常重要。

以往检测铅离子的方法主要有分光光度法、原子吸收光谱法、色谱法、电感耦合等离子质谱法等，虽然已有方法对铅离子的含量测定灵敏度高，结果也比较准确，但是需要昂贵的仪器、复杂的样品制备过程，而且需要熟练的操作人员，不适合于现场实时检测。近年来，化学修饰电极在重金属离子检测方面得到了较大的应用，各种化学修饰电极被广泛报道，其中聚合物修饰电极因其稳定性好、检测位点多、制备方法简便而受到较大关注。在各种结构的聚合物中，嵌段共聚物是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物，它具有独特的微观分相行为，在聚合物共混增溶、表面活性剂、粘合剂、涂料等领域，具有广泛的应用。

嵌段共聚物的制备方法有多种，原子转移自由基聚合（ATRP）是最为有效的手段之一。它以有机卤化物为引发剂，过渡金属络合物为卤原子载体，通过氧化还原反应，在活性种与休眠种之间建立动态平衡，可以实现对聚合反应的控制。包括对聚合物的分子量、分子量分布、分子结构与组成等进行很好的设计，因此是高分子研究领域中最富有意义且具有挑战性的研究工作之一。但是，常规ATRP具有一些缺点，比如低价态过渡金属对空气比较敏感，脱除催化剂等后处理工艺复杂。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可见光引发、无需过渡金属催化剂的ATRP制备的用于检测铅离子的嵌段共聚物修饰电极及制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种用于检测铅离子的嵌段共聚物修饰电极，其特征在于是在含溴化合物修饰电极上再以嵌段共聚物修饰，所述嵌段共聚物的结构如下：

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一种上述用于检测铅离子的嵌段共聚物修饰电极的制备方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 取含溴化合物溶解于乙醇中配成溶液，将金电极置于溶液中，室温下自组装24 h，得到含溴化合物修饰电极；

b. 将含溴化合物修饰电极放入由甲基丙烯酰胺单体或丙烯酰胺单体、三乙胺和荧光素组成的溶液中，抽真空，LED灯光照1~10 h，得到聚合物修饰电极；所述甲基丙烯酰胺单体或丙烯酰胺单体、三乙胺和荧光素的用量比为0.1~0.9 mol：12.5~125ml：0.5×10^-4~4×10^-4 mol；

c. 再将得到的聚合物修饰电极放入由甲基丙烯酸单体或丙烯酸单体、三乙胺和荧光素组成的溶液中，抽真空，LED灯光照1~10 h，得到嵌段共聚物修饰电极；所述甲基丙烯酸单体或丙烯酸单体、三乙胺和荧光素的用量比为0.1~0.9 mol：12.5~125ml：0.5×10^-4~4×10^-4 mol。

本发明利用可见光引发的ATRP反应制备嵌段共聚物修饰电极，操作简便，所需仪器设备简单，无需另外添加过渡金属作为催化剂，解决了现有ATRP技术所存在的低价态金属催化剂对环境造成的污染、在嵌段共聚物中的残留等问题。本发明所制备的嵌段共聚物修饰电极具有较好的识别性，可利用电化学方法对铅离子实现较好的检测。

附图说明

图1是本发明实施例1的不同电极在含有0.1mmol/L的[Fe(CN)₆]^3-/4-的磷酸盐缓冲液中的循环伏安图。

图2是本发明实施例1的聚丙烯酰胺-b-聚甲基丙烯酸嵌段共聚物修饰电极（A）以及检测铅离子后电极的表面形貌（B）。

图3是本发明实施例1的嵌段共聚物修饰电极对铅离子检测的差分脉冲阳极溶出伏安图（A）和工作曲线（B）。

图4为本发明实施例1的嵌段共聚物修饰电极对铅离子检测的选择性示意图。

具体实施方式

实施例1：

按照以下步骤进行：

a. 按照现有技术的方法，取一定量含溴化合物固体溶解于乙醇中配成溶液，将干净的金电极置于溶液中，室温下自组装24 h，得到含溴化合物修饰电极；