[发明专利]一种间接测定大气中羟基自由基的电化学方法

说明书

一种间接测定大气中羟基自由基的电化学方法，涉及3,4‑二羟基苯甲酸和羟基自由基的测定技术。先取得峰电流和3,4‑二羟基苯甲酸浓度的线性关系图；将对羟基苯甲酸溶液和FeSO₄、Na₂EDTA、H₂O₂混合反应后，再将电活化电极放入其中，测得峰电流值；由峰电流和3,4‑二羟基苯甲酸浓度的线性关系，得3,4‑二羟基苯甲酸的浓度和大气中羟基自由基浓度的线性关系图，用于测定大气中羟基自由基。本发明使用对羟基苯甲酸作为羟基自由基捕集剂，具有很高的反应速率常数和选择性，产生具有电化学活性的3,4‑二羟基苯甲酸，且产物单一，无需分离提纯。

技术领域

本发明涉及3,4-二羟基苯甲酸和羟基自由基的测定技术领域。

背景技术

羟基自由基（•OH）是已知的氧化剂中，氧化能力仅次F₂的非选择性氧化剂。它被认为是大气中最重要的氧化剂，在光氧化循环中起着重要的作用，并控制着大气的自氧化能力。在正常的气候条件下，•OH控制天然大气的氧化能力。 •OH的浓度可以帮助评估污染水平，气候变化，大气光化学反应活动和PM_2.5的形成速率。 因此，测定•OH的浓度在生命和环境科学领域具有重要的意义。

目前，已经研究了许多•OH检测的方法，主要有激光诱导荧光、化学电离质谱、电子自旋共振光谱和高效液相色谱，这些方法都对仪器和操作的要求很高，需要昂贵的仪器和经过专业培训才能操作。

发明内容

本发明目的是提出一种方便、低成本、灵敏的间接测定大气中羟基自由基的电化学方法。

本发明包括以下步骤：

1）将电活化电极放入至少两种不同浓度的3,4-二羟基苯甲酸溶液中，分别测得不同浓度下的差分脉冲伏安法峰电流i_Pa；

2）绘制峰电流i_Pa和3,4-二羟基苯甲酸浓度的线性关系图；

3）向对羟基苯甲酸溶液中加入FeSO₄、Na₂EDTA、H₂O₂，震荡下反应至结束后，再将电活化电极放入取得的反应液中，测得峰电流值；

4）根据峰电流i_Pa和3,4-二羟基苯甲酸浓度的线性关系，绘制3,4-二羟基苯甲酸的浓度和大气中羟基自由基浓度的线性关系图；

5）向吸收器中加入自由基捕集剂——对羟基苯甲酸溶液，通过泵装置，通入室外空气，获得大气吸收样品，将电活化电极放入取得的大气吸收样品中，进行差分脉冲伏安测定，获得i_Pa’；

6）根据i_Pa’在峰电流i_Pa和浓度的线性关系图中查找出对应浓度，获得大气吸收样品中3,4-二羟基苯甲酸的浓度值c’，再代入3,4-二羟基苯甲酸的浓度和大气中羟基自由基浓度关系式，即获得大气中羟基自由基的浓度。

本发明方法操作简单，设备相对低廉、便携，灵敏度高等特点，在羟基自由基的测定中受到了越来越多的关注，研究（Gualandi I, Tonelli D. A new electrochemicalsensor for OH radicals detection. Talanta, 2013, 115:779 -786.）表明，电化学方法可用于检测羟基自由基，而将电活化与3,4-羟基苯甲酸结合检测的大气中的羟基自由基可以很大程度上提高检出限，因此具有重要意义。

本发明使用对羟基苯甲酸作为羟基自由基捕集剂，具有很高的反应速率常数和选择性，产生具有电化学活性的3,4-二羟基苯甲酸，且产物单一，无需分离提纯。