[发明专利]检测冰晶电流及阻抗的电化学测试方法

说明书

本发明公开了一种检测冰晶电流及阻抗的电化学测试方法，在0℃～25℃采用差分脉冲伏安法或电流‑时间法能判断出溶液中含有的有机物，并可以通过响应判断出有机物的浓度。在－25℃～－1℃时待测溶液冷却成冰晶，石墨烯工作电极可以通过采用差分脉冲伏安法、电流‑时间法或检测阻抗‑频率曲线判断出冰晶中是否含有有机物，并对不同浓度的有机物有不同响应。本发明石墨烯工作电极制备简单，并具有优秀的灵敏性、耐腐蚀性、重复性、稳定性，可以运用于月球有机物探索等航天领域。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体来说涉及一种石墨烯工作电极在检测待测溶液中有机物的应用。

背景技术

石墨烯具有优异的电学性能且受温度影响较小，其理论上的载流子迁移率达到15000cm²/V.s(50～500K)，而在超低温下可达到250000cm²/V.s，可见适合低温环境中的应用。制备石墨烯的方法有微机械剥离法、化学气相沉积法(CVD)、氧化石墨还原法、外延生长法、液相剥离法等，其中CVD法因制备的石墨烯品质高、面积大、结构与排布可控、电学性能接近理论值而具有优势。随着航空领域的探测技术的发展，对极端环境下有机物的检测需求日益增多，但是适应于极端环境的电化学传感器，尤其适合检测水冰的电化学传感器还未公开。目前市面上传感器使用温度大多在0℃以上，未出现在0℃以下仍具有优良灵敏性、耐腐蚀性、重复性、稳定性的传感器。并且未出现对0℃以下水冰电流及阻抗的测试方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种石墨烯工作电极在检测待测溶液中有机物的应用，该石墨烯工作电极可以在极端温度下检测检测待测溶液中是否含有碳元素，可用于检测有机物的成分含量，本发明石墨烯工作电极易于组装携带，并且灵敏度高，可在极端环境下正常工作。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种石墨烯工作电极在检测待测溶液中有机物的应用，待测溶液的温度为T，T＝0～25℃。

在上述技术方案中，所述石墨烯工作电极的检测方法包括以下步骤：

1)将石墨烯工作电极、对电极和参比电极分别与化学工作站电连接并作为电流型传感器，准备多个标准溶液，多个标准溶液中含有不同浓度的有机物，基于电流型传感器采用差分脉冲伏安法(DPV)或电流-时间法(I-T)测试每个标准溶液在温度T下的电化学信号，获得每个标准溶液的有机物的浓度和该标准溶液的电化学信号的电流值；

在所述步骤1)中，所述石墨烯工作电极和对电极的距离为1～1.5cm，所述石墨烯工作电极和参比电极的距离为1～1.5cm，所述对电极和参比电极的距离为1～1.5cm。

在所述步骤1)中，所述参比电极为铂丝，所述对电极为铂片。

在所述步骤1)中，所述标准溶液为有机物和碳酸钠水溶液的混合物，所述碳酸钠水溶液中碳酸钠的浓度为0.1～0.5M。

在所述步骤1)中，所述标准溶液中有机物的浓度为5～2000μM，其中，在浓度为5～100μM范围内标准溶液的个数为至少3份，在浓度为100～2000μM范围内标准溶液的个数为至少6份。

2)将有机物的浓度和电化学信号的电流值分别作为X轴和Y轴，建立坐标系，将标准溶液的有机物的浓度和电化学信号的电流值代入坐标系，得到标准曲线，将所述标准曲线拟合成1条或多条直线并得到所述直线的线性回归方程；

3)基于电流型传感器采用差分脉冲伏安法(DPV)或电流-时间法(I-T)测试待测溶液在温度T下的电化学信号，通过该电化学信号获得待测溶液的电流值，将所述电流值代入线性回归方程，得到待测溶液中有机物的浓度。