[发明专利]一种自组装电化学传感器及其在水相中痕量汞离子的检测中的应用

说明书

本发明公开了一种自组装电化学传感器及其在水相中痕量汞离子的检测中的应用。该自组装电化学传感器为三电极体系电化学传感器，以饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，以上述的巯基乙胺/胸腺嘧啶‑1‑乙酸金电极为工作电极，采用计时电流法对汞离子进行预富集，用差分脉冲法记录不同浓度下汞离子所对应的电流值，绘制检测汞离子的电流型传感器的工作曲线，并可以利用工作曲线法，得到待测样品中汞离子的浓度。本发明使用胸腺嘧啶‑1‑乙酸作为捕获探针，相比于使用DNA链作为捕获探针，更易在实验室完成，制备简单，价格低廉。

技术领域：

本发明涉及电化学分析技术领域，具体涉及一种自组装电化学传感器及其在水相中痕量汞离子的检测中的应用。

背景技术：

汞是具有高毒性的全球性环境污染物，尤其是其具有高迁移性、持久性、甲基化作用性、生物富集性及食物链放大性的特点，即便是极微量的汞存在于环境中，对水生生物及人类的健康也具有极大的危害。汞在环境中以多种形式存在(无机、有机或混合形式)，水溶性的二价汞离子(Hg2+)是汞污染最常见和最稳定的形式之一。汞直接或通过食物链间接进入人体后，会在脑、肝和其他器官中积累，对神经系统、消化系统、免疫系统和机体的其他部位产生严重的毒性作用。所以高灵敏地监测分析水环境中的汞含量，对包括人类健康和生态环境具有十分重要的意义。

目前传统的汞含量监测分析方法主要有：电感耦合等离子质谱(ICP-MS)、原子发射光谱(AES)、原子荧光光谱法(AFS)、离子色谱法(IC)等，尽管这些方法能够得到比较精确的检测结果，但这些方法依赖大型仪器设备、样品需进行复杂的预处理、耗费时间长、检测成本高并且需要专门的技术人员进行操作，这些缺陷限制了传统方法在环境样品痕量汞检测中的应用。所以如何有效地进行环境中汞离子含量的测定，仍然是广大分析工作人员亟待解决的问题。

近年来，采用电化学方法分析检测环境中的重金属，由于其特异性强、灵敏度高、检测迅速、成本低廉等特点受到人们的关注，成为环境监测的一个重要研究热点。科研人员通过利用各种新型材料修饰电化学传感器以提高电化学传感器的稳定性、重复性以及结构的可靠性。据研究报道，溶液中汞离子可与富含胸腺嘧啶(T)的汞特异性寡核苷酸片段错配形成T-Hg²⁺-T结构。近年来，利用双链DNA嵌入形成T-Hg²⁺-T结构的电化学传感器技术发展迅速，这类传感器在汞离子的检测中显示出较高的灵敏度和选择性。但目前商业DNA链的成本较高，而且DNA的活性容易受到环境影响，限制了其在电化学传感器方面的应用。研究者们不断寻找新的材料代替商业DNA链以降低成本，调节电化学传感器结构以提高其稳定性、重复性、可靠性，实现对于水中汞离子的简单、灵敏、快速、低成本检测。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种自组装电化学传感器及其在水相中痕量汞离子的检测中的应用，本发明使用胸腺嘧啶-1-乙酸作为捕获探针，相比于使用DNA链作为捕获探针，更易在实验室完成，制备简单，价格低廉。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

本发明提供了一种巯基乙胺/胸腺嘧啶-1-乙酸金电极，由如下步骤制备而成：

(1)将经过抛光和清洗后的Au电极浸入到巯基乙胺的乙醇和水的混合溶液中浸泡8～10h，浸泡温度为4℃～20℃，所述的巯基乙胺的乙醇和水的混合溶液中巯基乙胺的浓度为1.5～2.5mg/mL；

(2)将步骤(1)中经过巯基乙胺浸泡过的Au电极在胸腺嘧啶-1-乙酸混合溶液中浸泡8～10h，浸泡温度为4℃～20℃，即得到工作电极，所述的胸腺嘧啶-1-乙酸混合溶液中胸腺嘧啶-1-乙酸的浓度为0.5～1.5mg/mL。本发明提出的巯基乙胺/胸腺嘧啶-1-乙酸金电极的制备方法，工艺简单、绿色环保，制备得到的巯基乙胺/胸腺嘧啶-1-乙酸金电极实现了对水相中痕量汞离子的定量检测。