[发明专利]一种同时检测土壤中铅镉重金属的电化学传感器的制备方法

说明书

本发明公开一种可同时检测土壤中铅、镉两种重金属的电化学传感器制备与使用方法。基于花状三维MoS2‑RGO‑Nafion纳米复合材料构建了同时检测两种重金属新型传感器。采用一步还原法制得花状三维二硫化钼/还原氧化石墨烯（MoS2/rGO）纳米复合材料，获得具有优良导电性、大的比表面积、对重金属强吸附能力的复合物。同时利用全氟磺酸脂（Nafion）提高传感界面特异选择性，提高检测灵敏度。利用SEM、FI‑IM、及CV等对MoS2‑RGO‑Nafion纳米复合材料进行形态和电化学表征。利用方波溶出伏安法对土壤中铅镉定量检测。最低检测限是0.27μg/L和0.17μg/L（S/N=3），检测范围6.62μg/L～430.57μg/L和6.17μg/L～401.02μg/L。该电化学方法定量检测重金属操作简单，抗干扰能力强，稳定性好，为重金属及其他有害物质的检测提供一种新技术。

技术领域

本发明涉及一种电化学传感器和这种传感器的制备方法以及使用方法，属于电化学传感器技术领域。

背景技术

工业化进程中由于人为因素导致了土壤中的重金属污染，包括化石燃料的燃烧、农业生产中化肥农药的使用、农业污水灌溉等，土壤在农业生产中起着十分重要的作用，土壤中的重金属含量过多会导致农作物中的重金属含量超标，其中铅镉是土壤污染中较为常见的两种重金属，严重危害食品和农业生态环境的安全。近年来重金属污染引起的健康和食品安全问题被广泛关注，土壤中的重金属污染大多是点性污染，不能被微生物分解，且易被生物体富集，重金属随着食物链的传递进入人体，损害人体健康。土壤体系组成的多样性使得土壤中重金属污染的检测十分复杂，任务艰巨，所以开发一种便捷、高效、快速和实用重金属污染的分析方法，特别是检测铅镉等重金属元素的方法为当前的研究热点，这一工作对保护生态环境、维护食品安全、提高食品质量具有重要的理论和实际意义。

重金属的检测方法，目前常用的重金属检测方法主要有气相色谱法、高效液相色谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、原子吸收光谱法等传统仪器方法，以及免疫分析法、酶抑制法等快速检测方法。重金属传统检测方法虽然具备一些众所周知的优点，如：高灵敏度和准确度，检测范围宽、检出限低、可同时检测多种元素或化合物等，但仍存在仪器设备昂贵、分析检测时间较长、样品前处理过程复杂，并且操作人员的专业技术水平要求较高等问题，因此传统的检测方法并不适用于也不能满足重金属的现场快速检测的需求，为了切实保障食品安全，需要建立高效、灵敏、实用的重金属快速检测方法。

发明的目的在于提供一种能克服上述问题以及易制备、操作简单、灵敏度高、抗干扰性强、选择性及稳定性好，构建的电化学传感器无需修饰酶、适配体和抗体，可直接同时检测土壤中铅镉两种重金属的的电化学传感器的制备方法。

发明内容

技术方案为，在经过预处理的玻碳电极上修饰二硫化钼石墨烯（MoS₂-rGO）和全氟磺酸脂（Nafion），采用方波溶出伏安法，记录电流电势曲线即可获得溶出伏安图像。溶出电流峰位置进行分析即可获知溶液中所含重金属离子的种类，而溶出电流峰的大小与该金属离子的浓度成正比，据此可获得重金属离子浓度信息，通过生成的溶出曲线来对被测样品中的铅镉进行定性定量研究。具体内容包括。

二硫化钼还原氧化石墨烯（MoS₂-rGO）复合材料和Nafion的制备，二水钼酸钠、氧化石墨烯混合超声30 min，加入硫脲后超声30 min，使其在体系中分散均匀，在搅拌的条件下油浴加热160 ℃ 维持12 h ，将得到的溶液离心后，用超纯水离心清洗3次，在60℃条件下烘干，配制成浓度为1mg/ml的溶液。将浓度为5wt%的Nafion溶液用无水乙醇稀释至1wt%，超声30分钟后，混合均匀。

传感界面的构建，（1）电化学传感器制备前裸玻碳电极的清洗和性能测试，若测试循环伏安曲线中氧化峰和还原峰的电位差≤100mV，氧化峰和还原峰对称，则所述玻碳电极可使用（2）清洗好的裸玻碳电极表面滴涂分散均匀二硫化钼石墨烯，干燥后，在表面继续滴涂分散均匀的Nafion溶液，完全干燥后，电化学传感器即制作完成，室温储存备用。