[发明专利]一种可用于沉积物中离子检测的电位型微电极传感器及其应用

说明书

本发明涉及电位型微电极传感器，具体的说是一种可用于沉积物中重金属离子检测的电位型微电极传感器及其应用。电位型微电极传感器为聚合物膜离子选择性微电极，由金微电极、PEDOT(PSS)传导层和离子选择性聚合物膜组成；所述离子选择性聚合物膜为含待检测离子的离子选择性载体与亲脂性离子交换剂(四(3，5‑二(三氯甲基)苯基)硼酸钠按摩尔比1:2到1:4比例混合，再加入聚氯乙烯和邻硝基苯辛醚配制而成。本发明固体接触式微电极具有制作简便、灵敏度高、成本低、易于小型化等优点，同时具有微电极传质速率高，电流密度大、响应速度快等优点，且可实现沉积物中离子的现场原位分析。通过改变离子选择性膜中离子载体的种类可实现对沉积物中多种离子的检测。

技术领域

本发明涉及电位型微电极传感器，具体的说是一种可用于沉积物中重金属离子检测的电位型微电极传感器及其应用。

背景技术

沉积物是重金属污染的源与汇，重金属进入水体之后通过吸收、絮凝及沉淀作用进入沉积物。海洋沉积物中的孔隙水是指占据海底沉积物颗粒与岩石颗粒之间孔隙的水溶液，而物理化学(如pH、Eh)条件改变时重金属则会通过扩散层再次溶解进入孔隙水并进入到上覆水体，导致二次污染。

目前国内沉积物中重金属的监测，特别是原位监测方法非常有限。薄膜平衡技术可实现重金属现场高分辨率测定，但是平衡时间较长(一般为24h)。薄膜扩散梯度技术是目前模拟生物吸收较好的金属测定技术。其优势为：(1)能够将分析物吸收浓缩在固定相上；(2)能够较好的消除基质影响。缺点：(1)扰动效应无法避免；(2)操作过程繁琐；(3)解析程度有限。

孔隙水作为一个微观生态环境，其给原位测定带来不小的挑战。作为电分析化学的前沿领域，发展基于电化学微电极的传感技术为孔隙水中重金属检测提供了一条新思路。

电化学微电极包括电流型微电极和电位型微电极。电流型微电极：孔隙水中溶解氧、Mn²⁺、Fe²⁺和S(-Ⅱ)的电流型Hg-Au微电极原位检测系统。然而并未用于沉积物中其它重金属离子的原位测定，主要原因为溶解氧干扰及电极灵敏度不高。电位型微电极：基于金属铂的微电极，多用于pH检测；液膜微电极可用于孔隙水中Cl^-，Na⁺，K⁺和Ca²⁺等高浓度离子检测，目前仅用于实验室科研和测试分析。

聚合物膜离子选择性电极是电化学传感器的一个重要分支，其检测原理基于敏感膜的响应电位与分析物离子活度关系符合能斯特(Nernst)方程，且这类电极已广泛应用于全血、血清、尿液、组织、细胞内液及其稀释液中各种离子的直接测定。

近年来，可以检测微升级样品、灵敏度高达皮摩尔级的低检出限微型聚合物膜离子选择性电极已经诞生，结合固体接触式电极技术，这类电极已经成功应用于环境监测等领域；但，测定沉积物时对电极的机械强度要求较高进而亟需一种适用于测定沉积物的普适微电极。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有普适性的电位型微电极传感器及其制备和孔隙水中重金属离子的检测的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种可用于沉积物中离子检测的电位型微电极传感器，电位型微电极传感器为聚合物膜离子选择性微电极，由金微电极、PEDOT(PSS)传导层和离子选择性聚合物膜组成；所述离子选择性聚合物膜为含待检测离子的离子选择性载体与亲脂性离子交换剂(四(3，5-二(三氯甲基)苯基)硼酸钠按摩尔比1:2到1:4比例混合，再加入聚氯乙烯和邻硝基苯辛醚配制而成。

其中所用离子载体对所测定离子具有高特异性，且对其它干扰离子具有良好的选择性，且通过改变载体种类以及与亲脂性离子交换剂的比例可实现针对不同环境下对待测离子的检测。本发明传感器所用铜离子载体可实现对低浓度的铜离子的检测，且对海水背景下高浓度钠离子、钾离子、钙离子、镁离子等均具有良好的抗干扰能力。