[发明专利]采用碳-泡沫铜材料作为工作电极检测环境水体中甲醛的方法

说明书

本发明公开了一种碳‑泡沫铜材料的制备方法及采用其作为工作电极检测环境水体中甲醛的方法。采用改进hummers方法制备氧化石墨烯浸渍溶液后，将长方形泡沫铜材料浸入其中后烘干并无氧条件下高温加热退火后得到作为高灵敏甲醛传感器的碳‑泡沫铜材料，采用该碳‑泡沫铜材料作为工作电极、Ag/AgCl作为参比电极、铂丝作为对电极，置于不同浓度甲醛标准溶液中用循环伏安法绘制出甲醛与特征响应电流值一一对应的的线性回归方程，测量预处理后的待测环境水体的特征响应电流值代入所述线性回归方程中，通过计算得到所述水体样品中的甲醛浓度。本发明提供的甲醛传感器电极性能稳定、重现性良好，环境水体中甲醛分析速度快，检测成本低。

技术领域

本发明属于电化学分析检测技术领域，尤其涉及采用碳-泡沫铜材料作为工作电极检测环境水体中甲醛的方法。

背景技术

甲醛又名蚁醛，相对分子质量是30.03，相对密度(空气中)为1.067，20℃液相(对水)密度为0.815，熔点为-92℃，沸点为-21℃。甲醛易溶于水，常温下极易挥发，且随着温度的上升挥发速度加快。含甲醛37％～40％，甲醇8％的水溶液叫做“福尔马林”溶液，常用作杀菌剂和防腐剂。甲醛易氧化、聚合，其浓溶液在室温下长期放置就能自动聚合成三分子的环状聚合物，在一定催化剂的条件下，高纯度甲醛可以聚合成多聚甲醛。

甲醛是最简单的醛分子，是许多其他材料和化合物的关键平台试剂，也是世界上使用最广泛的化学品之一。它可应用于树脂，粘合剂，塑料工业，建筑用品等不同领域，在医学实验室，农业和食品制造中也可作为工业消毒剂和防腐剂。此外，它在诸如燃料电池和化学镀工业等与能源相关方面也得到可行的应用。所以在化工、制药等行业排放的废水中也含有大量的甲醛。废水中所含的甲醛在常温下极易挥发为无色、具有刺激性气味的气态甲醛，是一种较高毒性的物质，能与微生物体内的蛋白质直接起反应，导致微生物死亡或抑制其生物活性。甲醛对人体的皮肤和粘膜具有刺激作用，被世界卫生组织(WHO)和美国环境保护局(EPA)确定为致畸、致突变物质。在2017年10月27日世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，甲醛位于一类致癌物列表。2019年7月23日，甲醛被列入有毒有害水污染物名录(第一批)。

现有技术中，针对甲醛的检测，方法有光学分析法、电化学法、生物传感器法、色谱法等。色谱法主要分为高效液相色谱法、气相色谱法、离子色谱法以上几种。实际工作中直接用色谱法的较少，一般都是与其他分析方法联用。光学分析法、色谱法等分析方法都是需要在现场先采集气体样品，再进入实验室进行检测分析，存在的弊端是分析周期较长，易受到干扰，成本也较高，步骤较为繁琐，有时不能实时反映空气污染状况。生物传感器法由于种类较为单一，稳定性、可重复性还有精确性也有待提高。电化学分析法分为直接电化学法和间接电化学法两种，相对于其他方法而言具有灵敏度较高、准确度高和测量范围宽等特点。直接电化学法就是利用已经研究开发的电化学传感器直接进行检测，目前已经研究出的甲醛的电化学传感器虽可以快速检测甲醛，但是选择性不强，只能对甲醛进行半定量检测，难以普及。

本发明针对的一种检测环境水体中甲醛的电化学方法，具有操作简单、价格低廉、选择性强、灵敏度高等优势。截至目前，虽然有采用电化学检测系统和工作电极检测甲醛的方法和技术方案，如中国发明专利申请文件201410104072.0，其检测灵敏度低，电极性能不稳定、检测过程缓慢，但是在基底材料引入还原氧化石墨烯并作为电极形成的电化学平台检测甲醛的方法较为少见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电极性能稳定并具有良好重现性的能够作为工作电极的碳-泡沫铜材料的制备方法，并提供了采用上述碳-泡沫铜材料作为工作电极，分析速度快，检测成本低的检测环境水体中甲醛的方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：采用碳-泡沫铜材料作为工作电极检测环境水体中甲醛的方法，所述碳-泡沫铜材料的制备方法，包括以下步骤：