[发明专利]一种利用电致化学发光方法读出电位变化检测的方法及其装置

说明书

本发明涉及电化学分析技术，具体的说是一种利用电致化学发光方法读出电位变化检测的方法及其装置。以光敏材料修饰的导电基体作为工作电极，聚合物膜离子选择性电极作为参比电极，对电极采用铂丝电极；通过参比电极产生的电位变化控制工作电极的电位，并利用电位变化影响在工作电极表面产生的发光强度，通过光强度变化实现对待测物质浓度的准确测定。本发明利用电致化学发光以光强度为输出信号读出离子选择性电极的电位变化，操作简便，所得结果直观明了，大大提高了对待测物质检测的灵敏度。

技术领域

本发明涉及电化学分析技术，具体的说是一种利用电致化学发光方法读出电位变化检测的方法及其装置。

背景技术

近年来，聚合物膜离子选择性电极(ISE)因其具有设备简单、操作要求低、分析速度快、检测成本低以及易于实现微型化和现场检测等优势，被广泛应用于环境监测、食品安全和工业分析等领域。聚合物膜ISE检测主要基于能斯特响应的热力学稳态分析，对待测离子的活度进行检测，但在实际应用中，比如海水检测，由于海水中有多种离子存在以及受热力学能斯特响应的影响，当待测离子浓度变化微小时难以实现高灵敏检测。传统的检测各种离子的方法有电感耦合等离子体光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱法、毛细管电泳法等，虽然上述方法可以实现待测离子的高灵敏检测，但样品的前处理、待测元素的物态以及干扰离子的存在等是上述方法不得不考虑的问题，并且上述方法还存在设备复杂昂贵、体积大、成本高昂以及需要专门的操作人员的问题，更重要的是难以实现现场实时监测离子浓度的变化。

随着研究的不断深入，国内外的研究者们基于电位、过渡时间、瞬态电流脉冲电荷、伏安电流等先后提出了新的离子选择性读出策略，该策略将传统离子选择性电极的高选择性和基于不同原理的读出方式的高灵敏性相结合，给传统的离子选择性电极提供了新的发展方向。虽然取得了相对较大的进步，但仍存在信号不稳定、分析成本高、反应效率低以及环境污染等问题，因此，需要对现有的读出策略改善并加以提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有分析技术的不足，提供一种利用电致化学发光方法读出电位变化检测的方法及其装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用电致化学发光方法读出电位变化检测方法，以光敏材料修饰的导电基体作为工作电极，聚合物膜离子选择性电极作为参比电极，对电极采用铂丝电极；通过参比电极产生的电位变化控制工作电极的电位，并利用电位变化影响在工作电极表面产生的发光强度，通过光强度变化实现对待测物质浓度的准确测定。

所述工作电极和对电极插入至底部装有光电倍增管的密闭检测池内，参比电极插入至含有待检测溶液的电化学外部测量装置，检测池和电化学外部测量装置通过盐桥连接；通过参比电极产生的电位变化控制工作电极的电位，并利用电位变化影响在工作电极表面产生的光强度，实现对待测物质灵敏检测。

所述参比电极产生的电位变化的控制为以开路电位直接测量聚合物膜离子选择性电极产生的电位响应；或，在恒电位条件下，设置工作电极和参比电极保持恒定电位差，通过不同浓度待测物质加入溶液后引起的电位变化获得电位相应。

所述工作电极为于导电基体底部通过滴涂或电沉积方法修饰光敏材料；其中，导电基体为玻碳电极、金电极、银电极、铜电极、铂电极、丝网印刷电极、ITO电极或纸基电极；光敏材料为吡啶钌、鲁米诺、石墨烯材料、类石墨烯材料、稀土材料、纳米材料或量子点。

所述聚合物膜离子选择性电极由电极腔体、内充液、内参比电极和敏感膜组成；所述电极腔体采用聚氯乙烯管，且在管的底部紧贴有聚合物敏感膜，聚合物敏感膜由离子载体、离子交换剂、增塑剂以及敏感膜基体组成；所述内充液为10^-3-10^-1M的含有待检测离子的溶液；所述内参比电极为Ag/AgCl电极。

所述聚合物敏感膜由离子载体、离子交换剂、增塑剂以及敏感膜基体组成，其重量百分比为20-40:20-40:40-80:20-50。