[发明专利]一种在线测定大气中羟基自由基的电化学方法

说明书

本发明提供了一种在线测定大气中羟基自由基的电化学方法，其利用COF(TpBD)‑CFP作为工作电极先取得峰电流和2,5‑二羟基苯甲酸浓度的线性关系图；将浸渍了水杨酸溶液的COF(TpBD)‑CFP用于大气采样，再将采样后的COF(TpBD)‑CFP放入PBS缓冲溶液中进行电化学测定，测得峰电流值；由峰电流和2,5‑二羟基苯甲酸浓度的线性关系计算出采样时间内大气羟基自由基浓度，用于测定大气羟基自由基。本发明使用COF(TpBD)对导电材料CFP进行修饰后作为浸渍膜将大气羟基自由基的收集和测定合二为一，具有灵敏度高、操作简单，稳定性强，可以多次重复利用等优点，实现了大气羟基自由基的快速、灵敏、在线检测。

技术领域

本发明涉及大气中羟基自由基的测定技术，具体涉及一种在线测定大气中羟基自由基的电化学方法。

背景技术

羟基自由基(·OH)在氧化反应和大气化学中都起着重要的作用，是自然和受污染的对流层以及燃烧过程中有机物降解反应中的主要活性物质，精确测量大气中·OH的浓度，充分理解对流层中·OH的相关化学性质非常重要，可以有助于我们准确预测大气自净和次生大气污染物的形成。

目前常见的检测大气羟基自由基的方法有激光诱导荧光法、气体膨胀法、激光光子吸收法、化学电离质谱法等，这些方法大多存在着设备复杂、操作繁琐、成本高、不能实现在线检测等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速、灵敏、在线检测大气羟基自由基的电化学方法。

本发明的技术方案为：一种在线测定大气中羟基自由基的电化学方法，包括如下步骤：

(1)使用三醛基间苯三酚(1,3,5-triformylphloroglucinol，Tp)和联苯胺(benzidine，BD)作为原材料制备有机共价框架材料(COF(TpBD))；

(2)在碳纤维纸(CFP)基质上原位制备COF(TpBD)功能化的碳纤维纸(COF(TpBD)-CFP),以COF(TpBD)-CFP作为工作电极，以至少两种不同浓度的2,5-二羟基苯甲酸溶液作为工作液，采用差分脉冲伏安法分别测得其峰电流i_Pa；

(3)绘制峰电流i_Pa和2,5-二羟基苯甲酸浓度的线性关系图；

(4)将浸渍了水杨酸溶液的COF(TpBD)-CFP用于大气采样，再将采样后的COF(TpBD)-CFP作为工作电极，以PBS溶液作为工作液，采用差分脉冲伏安法测得峰电流值i_Pa’；

(5)根据i_Pa’，在峰电流i_Pa和2,5-二羟基苯甲酸浓度的线性关系图中查找出对应浓度，获得采样后的COF(TpBD)-CFP对应的2,5-二羟基苯甲酸溶液的浓度值c’，再代入2,5-二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。

较佳的，将三醛基间苯三酚和联苯胺溶于1,4-二氧六环和均三甲苯的混合溶剂中，超声得到均匀的混合溶液，用N₂鼓泡除去反应体系中O₂，均匀缓慢加入醋酸，将未修饰的碳纤维纸垂直放入反应液中快速转移到反应釜中，在烘箱中反应，获得COF(TpBD)-CFP。

具体的，混合溶液中，三醛基间苯三酚浓度为0.05mol/L，三醛基间苯三酚和联苯胺摩尔比为2：3，1,4-二氧六环和均三甲苯的体积比为1:1，三醛基间苯三酚和醋酸摩尔比为1：12；烘箱温度为120℃，反应时间为24h。

较佳的，步骤(4)中，水杨酸溶液的浓度为0.01mol/L。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

(1)本发明灵敏度高、操作简单，稳定性强，可以多次重复利用等优点，为常规空气监测提供了重要的应用价值。