[发明专利]基于微流控的海洋金属离子检测系统及电化学传感器的涂料的制备方法

说明书

基于微流控的海洋金属离子检测系统及电化学传感器的涂料的制备方法，属于传感器检测领域，为了能够快速对两种以上海洋金属离子进行检测的问题，金属离子分离系统，主要由高压电源和金属离子分离微流控通道组成，接收金属离子采样系统采集的海水，对所述通道内的海水施以外加电压，使金属离子在分离微流控通道中旋转加速而将干扰离子与目标离子分时分离，并分时脱离所述通道，且目标离子在电压下形成富集，效果是将低浓度的海水样品实现离子分离和目标离子富集，在单片机的控制下实现富集后离子浓度的电化学检测和数字量输出。

技术领域

本发明属于传感器检测领域，涉及一种基于微流控的海洋金属离子检测系统及电化学传感器的涂料的制备方法。

背景技术

海洋是为生命的摇篮，是人类赖以生存的最重要的伙伴之一，为人类提供了了矿物食物，水，风能等一系列资源，海洋环境中金属离子污染威胁海洋生态环境。金属离子(铬离子Cr，铜离子Cu，镉离子Cd，汞离子体Hg，铅离子Pb，和钴离子Co等)随着排放的污水被快速释放于海洋环境中，直接影响海洋中水产品的生命和质量，给人体健康和生存环境带来的严重的危害。

海洋生态环境的保护和可持续发展战略给人类敲响了警钟，同时对海洋环境保护提出了更高的检测要求。近年来已经发展了多种检测水体中金属离子的方法，如：紫外－可见分光光度法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、离子色谱法等。Zhi-Li Lv等人设计了电极系统，由标准三电极系统组成，并且磁力搅拌模块已由微电机代替，用于溶液扩散。自动采样系统包括包括两部分：进样泵和采样定量系统，注射泵按程序设定的一定顺序将标准样品，水样及相关化学物质倒入电解池中，并采用红外定量技术通过采样定量实现定额采样。

孙萍等人利用差分脉冲阳极溶出伏安法，用镀汞法来对玻碳工作电极进行修饰，对铅、镉的检测极限进行测定，分别为0.38和0.31μg/L，证明了镀汞法是一种较好的方法，适应性也强。但是汞是有毒物质，采用镀汞的方法进行修饰工作电极，危险性较高。

张天翼等人提出了一种用于ASV检测铜离子的新型振动工作电极，该工作电极是由在压电谐振膜片上蒸发的金膜工作电极组成的多层薄膜，有振动和无振动的检测极限分别为0.37和1.66μg/L。但是由于过于复杂的电极修饰过程，耗费时间过长，也不利于现场检测。

Bellido等采用吸附催化阴极溶出伏安法测定水中铬Cr(VI)，当基于悬浮汞滴电极(HMDE)上存在二乙烯三氨基戊乙酸(DTPA)和硝酸盐时，能够吸附水中Cr(VI)，在缓冲液中铬的检出限为0.2nmol/L，在海水中为0.3nmol/L。

Deshmukh等开发了一种差分脉冲伏安法用于测定Cu(II)离子浓度的电化学传感器，该传感器基于电化学合成的聚苯胺(PANI)和单壁碳纳米管(SWNTs)纳米复合材料(PANI/SWNTs)，另外通过乙二胺四乙酸(EDTA)功能化以获得具有高级选择性的结构(EDTA-PANI/SWNT)，用于选择性检测Cu²⁺，检测限为1.4μmol/L。

Chaiyo等利用了在巯代硫酸盐的存在下，Cu²⁺会对银纳米片(AgNPls)发生刻蚀行为而产生不同颜色的原理，对Cu²⁺进行了灵敏检测，在522nm处的吸光度会随着Cu²⁺浓度的增大而减小，该方法检测限为0.3ng/mL。紫外可见分光光度法仪器设备简单，检测信号直观，线性关系稳定且容易量化，因此通常被当作实验室标准方法来测定金属离子。然而它也存在一定的局限性，例如，检测时谱峰容易重叠，灵敏度较低，干扰比较严重。