Progress on sensors based on nanomaterials for rapid detection of heavy metal ions

The heavy metal ions,especially Cd^(2+),Pb^(2+) and Hg^(2+),show extremely hazard to the environment and human being.The measurement of heavy metal ions using sensors is catching more and more attention for its advantages of high sensitivity and selectivity,low-cost,convenience to handle and rapid detection.In recent years,nanomaterials such as gold nanoparticles(NPs),magnetic nanoparticles,graphene and nanocomposite materials are applied in sensors for improving sensitivity and selectivity,making the research on electrochemical(EC) sensors,spectrometric biosensors and colorimetric biosensors become a hot spot in the application to investigate heavy metal ions,in particular,Cd^(2+),Pb^(2+) and Hg^(2+).In this short review,the research of advanced detection of Cd^(2+),Pb^(2+) and Hg^(2+) and its progress based on nanomaterial sensors in recent years is reviewed.

纳米材料在食品重金属离子快速检测中的应用研究进展

纳米材料因具有比表面积大、良好稳定性、特殊的结构、易于修饰、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于食品中重金属离子检测领域。文章重点综述了碳纳米管、石墨烯、碳量子点、金属有机骨架、纳米酶等纳米材料在食品中重金属离子检测方面的研究与应用现状,并展望了纳米材料在食品中重金属离子检测领域面临的挑战和应用前景。

氨基化石墨烯电化学传感器在重金属离子检测中的运用分析

本研究旨在探讨氨基化石墨烯电化学传感器在重金属离子检测中的应用,特别是针对Cd^(2+)和Pb^(2+)的检测。研究内容主要包括氨基化石墨烯(NH_(2)-rGO)、壳聚糖(CS)和聚谷氨酸(Glu)复合材料修饰电极的制备,以及其在电化学检测中的性能评估。通过对不同修饰电极的表征与性能分析,本研究揭示了NH_(2)-rGO/CS/Glu复合材料修饰电极在提高检测灵敏度和选择性方面的显著效果。研究结果表明,相比于裸电极和单一材料修饰电极,NH_(2)-rGO/CS/Glu修饰电极对Cd^(2+)和Pb^(2+)展现出了更高的灵敏度和优异的选择性。此项研究为开发新型高效电化学传感器提供了有价值的参考,对于环境监测和重金属污染控制具有重要意义。

基于丝网印刷传感器的重金属现场快速检测仪研制

基于丝网印刷传感技术研制的现场快速重金属检测仪,采用微分电位溶出的原理,可应用于水样、污泥、食品、农产品中重金属铅的快速检测.该仪器具有体积小、便于携带、检测速度快、灵敏度高、操作简便且耗样量少等优点.对某地污泥中的铅进行含量测定,结果显示,测定结果的相对标准偏差RSD小于2%,回收率为98.49%~101.58%,具有良好的准确度和精密度.经过样品前处理后,单个样品检测时间约3 min.该仪器在现场痕量重金属检测方面具有良好的应用前景.

液体样本重金属离子检测微流控传感器与系统

重金属离子是水污染的主要污染物之一,即使微量的重金属离子也会对生态环境和生物造成危害。水体中的重金属离子通过食物链在人体中积累,汗液、血清等体液中的重金属离子可作为特定疾病的标志物。实现液体样本中重金属离子的快速、灵敏检测,对生态环境监管和精准医疗具有重要意义。首先介绍了基于微机电系统(MEMS)技术的重金属离子传感器,包括紫外-可见分光光度法、比色法、荧光检测法、发光化学法、电化学法和悬臂梁式检测方法。其次论述了与上述检测方法匹配的便携式仪器,最后对未来重金属离子检测传感器与系统的发展趋势和应用前景进行了展望。

基于纳米碳材料的重金属电化学检测

面对重金属离子污染问题,开发快速且准确的重金属离子检测器具有重要意义,碳纳米材料因其易修饰、灵敏度高,常用于电化学检测重金属。此外,碳纳米材料还具有高稳定性、使用寿命长等优点,同时也存在形貌调控困难、传感效率低等问题。通常对碳材料进行官能团修饰或与其他材料复合等,加强其作为电化学传感器的传感效果。依据当前研究现状,主要介绍不同形貌碳纳米材料,如碳纳米管、碳纳米片、石墨烯等,以及其复合材料对重金属离子检测的研究前沿和动态。最后,对碳基纳米材料电化学检测重金属进行展望。

基于席夫碱的重金属离子荧光传感器的研究进展

席夫碱因其独特的电子化学结构,使其能够在众多的研究领域得到应用,尤其是席夫碱在与不同的金属离子结合时能够产生稳定的配合物,其出色的配位能力使其在识别不同金属阳离子方面表现出了卓越的性能,被用作荧光开/关化学传感器用于检测材料中的各种重金属离子。就席夫碱型化学传感器对部分重金属离子的检测应用进行介绍,对其用于不同重金属离子的检测性能进行归纳,以展示基于席夫碱的各种重金属离子化学传感器的研究进展,为基于席夫碱的新型重金属离子荧光化学传感器的设计提供一定的理论基础。

纳米材料修饰丝网印刷电极检测重金属离子研究进展

重金属离子广泛存在于环境中,对生态系统和人体健康危害极大,开发快速、准确、灵敏、便捷的重金属离子检测方法意义重大。与传统检测方法相比,基于丝网印刷电极的电化学方法具有检测速度快、灵敏度高、选择性高、稳定性好等优点,对工作电极进行修饰可有效提升电极性能。综述了不同纳米材料修饰丝网印刷电极检测重金属离子的研究进展,系统阐述了碳纳米材料、金属纳米材料和金属氧化物纳米材料修饰丝网印刷电极的制备方法和分析性能,简单总结了检测重金属离子的线性范围、灵敏度以及传感器的优点、局限性,并对纳米材料修饰丝网印刷电极检测重金属离子的发展前景进行了展望。

光电化学传感器检测汞离子的研究进展

随着工业活动的不断增多,自然环境中的重金属污染问题日益严重。汞离子(Hg^(2+))作为最具毒性的重金属离子之一,会在动物和人体内积聚,导致大脑、肾脏和中枢神经系统的各种疾病。鉴于此,开发高效、灵敏的Hg^(2+)检测方法迫在眉睫。该文简要介绍了Hg^(2+)的危害及光电化学(PEC)分析方法的优势,重点综述了近年来PEC传感器用于Hg^(2+)检测的研究进展,并对未来PEC传感器的发展进行了展望。

基于纳米金和核酸适配体的重金属离子传感器研究进展

综述了国内外基于纳米金和核酸适配体的重金属离子传感器的研究进展,从比色法、荧光法和共振散射光谱法三大类详细阐述了各类传感器的原理、技术应用及优缺点,讨论了现有传感器存在的问题和未来检测技术的发展方向。

传感器技术在金属检测中的新发展

重金属污染是环境中的一项重要污染,传感器技术在重金属检测中发挥着重要作用。主要从离子选择性电极、光纤传感器和生物传感器以及电极矩阵4个方面对传感器技术在重金属检测中的应用进行了综述,并对未来重金属离子传感器的发展进行了展望。

锌、镉、铅离子在原位铋修饰掺硼金刚石薄膜电极上的传感分析

以原位铋修饰掺硼金刚石薄膜电极为传感电极,利用阳极溶出伏安法对重金属离子Zn^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)进行同时检测分析。原位铋修饰掺硼金刚石薄膜电极可有效提高Zn^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)的溶出峰值电流。考察了p H值、扫描方式、电极硼掺杂浓度、富集电位等参数对检测分析的影响。在优化的实验条件下,原位铋修饰BDD电极对Zn^(2+)、Cd^(2+)、Pb^(2+)传感分析具有良好的特性,在10~300μg/L浓度范围内具有良好的线性度和重复性,检出限分别为0.56、0.32和0.75μg/L(S/N=3)。干扰实验结果表明,3种重金属的相互干扰较小,除Cu^(2+)外,水中常见离子对测定干扰较小。实际水样中,3种离子的回收率为92.0%~114.0%。

基于微透镜阵列的重金属离子阵列传感器研究

研制了一种基于微透镜阵列的光寻址电位阵列传感器，用以实现同一溶液中多种重金属离子的同时检测．采用脉冲激光沉积（PLD）技术在LAPS上制备Cu^2＋、Cr^6＋、Pb^2＋、Fe^3＋4种重金属离子的敏感薄膜，并利用微透镜阵列把单束激光转化成激光点阵作为LAPS阵列的光源，从而得到4×4的重金属离子敏感LAPS阵列，实现了对这4种重金属离子的检测．实验结果表明，LAPS阵列传感器能够同时检测浓度为10^-5～10^-3mol／L的以上4种金属离子混合溶液．

基于功能化纳米材料的环境中重金属快速检测研究进展

重金属污染对生态环境和人类健康均具有极大危害,建立灵敏、快捷、高效的重金属检测技术具有非常重要的现实意义.现有检测技术对大型仪器设备具有较强的依赖性,并且在检测条件、时间以及成本上的要求较高,难以满足当前重金属快速监测和预警工作的需要.纳米材料的飞速发展为解决环境重金属污染物检测所面临的问题提供了良好的理论基础和技术支持.功能化纳米材料与传统检测方法的结合,衍生出具有高灵敏、高通量的快速检测方法.本文主要综述了近年来常用的几种功能识别分子和功能化纳米材料在环境中重金属快速检测应用的研究进展,指出了重金属快速检测技术在实际应用中可能面临的问题,并对未来的发展前景进行了展望.

基于纳米材料的电化学传感器在重金属离子检测中的应用

日益严峻的重金属污染对生态环境和公众健康造成了巨大的威胁,纳米材料和电分析技术的有效结合为重金属离子的高效检测提供了全新的研究手段。本文介绍了近年来纳米材料在重金属离子电化学检测应用中的研究现状,分析比较了金属、金属氧化物、碳基和介孔氧化硅纳米材料的特点,最后对纳米材料在重金属离子电化学检测中的发展前景进行了展望。

基于石墨烯纳米材料的水质Cr(Ⅵ)电化学传感器

针对我国水质重金属六价铬(Cr(Ⅵ))污染问题突出,提出了一种基于石墨烯纳米材料的水质Cr(Ⅵ)电化学传感器。采用电化学方法还原氧化石墨烯,构建石墨烯纳米材料修饰金电极(r GO/Au)。采用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)技术表征了r GO/Au的表面形貌和结构;采用方波伏安法、循环伏安法和线性扫描伏安法等电化学方法研究了Cr(Ⅵ)在r GO/Au表面的直接电催化还原行为,优化了氧化石墨烯的电化学还原电位和还原时间,以及支持电解质pH、浓度和检测电位等实验参数;采用计时电流法,在无须预富集的条件下,考察了Cr(Ⅵ)浓度与r GO/Au响应电流之间的线性关系。实验结果表明,石墨烯纳米材料对Cr(Ⅵ)有明显的电催化还原活性,计时电流响应值与Cr(Ⅵ)浓度呈良好的线性关系,线性范围为5~2000μg·L-1,最低检测限为0.5μA·L-1(S/N≥3)。所制备的r GO/Au具有对常见其他重金属干扰离子(Cr(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Mg(Ⅱ)和Mn(Ⅱ))较好的抗干扰性能,11次连续测定后,响应值相对初始值下降幅度小于10%,表明该修饰电极具有较好的稳定性。本研究提出的电化学传感器具有检测方法简单、快速、环保以及可重复使用的优点,能够应用于水质重金属Cr(Ⅵ)的快速测定。

DNA电化学传感器用于重金属离子检测的研究

综述了常用的DNA修饰电极的制备方法,简单介绍了其测定金属离子的原理。详细阐述了阴、阳离子型氧化还原指示剂在测定过程中的信号变化,从而实现重金属离子定量分析的机理。在此基础上,重点介绍了DNA电化学传感器对Pb^(2+)、Cu^(2+)、Hg^(2+)、Ag^+、Cd^(2+)的检测,并对其今后的发展方向进行了展望。

利用等离子体技术制备和改性碳基纳米材料的研究进展

碳纳米材料如碳纳米管、石墨烯等具有超高的电导率、良好的力学强度及大的比表面积,近年来对它们的研究重点由碳纳米材料自身的性能逐渐扩展到碳纳米材料衍生物及碳基纳米复合材料的构建、性质及应用。碳基纳米材料的传统合成方法主要是化学法和电化学法,但步骤较繁琐、容易引入杂质元素等缺点制约了这些传统方法的进一步发展。作为一种制备与处理纳米材料的全新方法,等离子体技术得到了越来越广泛的关注。利用等离子体技术合成与改性碳基纳米材料的研究方向主要有:(1)通过改进等离子体源,提高其稳定性及工作效率,使其更适合制备和处理碳基纳米材料;(2)通过与不同的异质纳米材料复合,改善碳基纳米材料的物理化学性能;(3)拓展碳基纳米材料在环境保护和其他领域的应用。研究发现,相比于传统合成方法,等离子体技术具有较少引入杂质、产物催化活性较高、反应时间较短等特点。特别是低功率低气压条件下的电感耦合等离子体源,其对碳纳米材料的损伤较小,通过改变等离子体气氛,可以有效地还原或氧化碳纳米材料,这不仅去除了碳纳米材料表面的有害基团,还在其表面引入有益的化学基团,极大地提高材料的水溶性和吸附性能。直流等离子体源在大气压条件下可以稳定放电,通过改变功率和气体流速等参数可以有效控制碳纳米材料的生长方向,得到具有特殊性质的碳纳米柱或石墨烯墙。电子回旋共振等离子源有较好的稳定性,处理时几乎不会引入杂质元素,可以用于制备高精度的电子元器件。采用这些改进后的等离子体源可以将金属或有机物大分子基团负载于碳纳米材料表面,得到的衍生物能够更好地吸附环境污染物。通过等离子体技术能够将高导电率的铂粒子与碳纳米材料复合,并提高铂粒子在碳纳米材料表面的分散,这可以赋予铂粒子抗一氧化碳中毒的特性,可用作高性能燃料电池催化剂。此外,经等离子体改性的碳基纳米材料用于污染物传感器时具有较高的灵敏度和力学强度。本文主要介绍了近些年等离子体技术在碳纳米材料、碳纳米材料衍生物及碳基纳米复合材料的合成与改性方面的研究进展,归纳了经等离子体技术合成或改性的碳基纳米材料在环境保护、燃料电池催化剂、传感器等方面的应用尝试。

纳米材料电化学传感器检测重金属的研究进展

综述了电化学传感器的原理、分类以及基于无机纳米材料、有机纳米材料修饰的电化学传感器在重金属电化学检测中的研究进展,并对其应用前景进行了展望。

重金属离子的光学检测方法综述

研究了环境和食品中重金属离子的检测方法。介绍了电化学分析法等非光学检测方法,较深入地分析了原子吸收光谱法、原子荧光光度法、原子发射光谱法、紫外可见分光光度法、表面等离子体共振技术测量法、试纸—光电反射测量法、共振光散射技术测量法以及激光诱导击穿光谱法等光学检测方法,给出了重金属离子检测的研究重点与发展方向。