基于三电极的便携式重金属离子检测仪研制与应用

该文研制了一种小型化重金属离子检测仪。该仪器具有高精度、稳定、便携等优点,能够精准输出-2.5~+2.5 V范围内的激励信号,通过调节8种不同的增益,可检测pA~mA范围内的电流,满足痕量重金属离子的检测需求。验证了检测仪的4项硬件参数性能,包括:激励信号输出精度、恒电位电路的稳定性、微小电流检测的准确性以及整体伏安性能测试。电化学性能通过在铁氰化钾溶液中以不同扫描速率的循环伏安实验进行验证,得出峰值电流高度与扫描速率的平方根呈线性关系,相关系数(r^(2))均大于0.99。以未经修饰的丝网印刷金电极作为传感器,采用方波阳极溶出伏安法(SWASV)检测Pb^(2+),得到10~100μg/L质量浓度范围内的校准曲线,检出限达0.295μg/L,且重复性良好。通过与台式电化学分析设备Gamry Reference 600+进行比较,得到近乎一致的校准曲线,r^(2)分别为0.9989和0.9991,体现了所研制仪器的可靠性。该仪器在提供强大的检测性能和可靠性的同时,实现了低成本和便携性,可用于环境水体中重金属离子的现场检测。

负载爆米花状铜粒子的植酸掺杂碳纳米管网络用于Hg(Ⅱ)的高灵敏检测

Hg(Ⅱ)易于在生物体内积累,对人类健康和生态环境构成严重威胁,实现Hg(Ⅱ)的灵敏、快速且准确的检测至关重要。以逐步电沉积的方式,先后在丝网印刷碳电极表面修饰植酸掺杂的碳纳米管网络(PACNTnet)和爆米花状铜粒子(popCu),以构建Hg(Ⅱ)电化学传感器。含有丰富含氧官能团和磷酸根的PACNTnet为Hg(Ⅱ)提供了大量的结合位点,而适量Cu(Ⅱ)与Hg(Ⅱ)之间的协同作用实现了电流信号的放大。因此,所制备的电化学传感器对于Hg(Ⅱ)的检测表现出良好的选择性、重现性和稳定性,在Hg(Ⅱ)质量浓度为0.02~2μg/L的线性范围内,传感器灵敏度高达5.51μA/(μg·L^(-1)),检测限低至0.012μg/L。此外,大米和茶叶样品的加标回收实验也获得了良好的回收率,证明了该传感器在实际样品中的应用潜力。

羧甲基壳聚糖基水凝胶修饰电极的制备及其对Cd^(2+)和Pb^(2+)的同时检测研究

制备了羧甲基壳聚糖-多巴胺水凝胶材料并用作电极修饰材料,成功实现了对Cd2+和Pb2+的同时检测。通过采用扫描电子显微镜、傅利叶红外光谱仪和各种电化学技术对材料的形貌及其电化学性质进行了表征。在最优条件下,构建的电化学传感平台对Cd^(2+)和Pb^(2+)的线性检测方程分别为I=0.40×logC(Cd^(2+))+2.10,R^(2)=0.994、I=1.35×logC(Pb^(2+))+2.99,R2=0.993;线性范围分别为0.01~5、0.05~5μmol/L;检出限分别为6、8 nmol/L。该水凝胶修饰电极具有良好的选择性、重现性和稳定性,在实际样品中的添加回收率为96%~106%,相对标准偏差不大于5%,添加回收实验结果令人满意。

安乃近在蒙脱土修饰电极上的电化学行为及测定

制备了蒙脱土修饰电极，并采用循环伏安法研究了安乃近在该电极上的电化学行为。结果表明，该电极过程是一受扩散控制的不可逆过程。用方波溶出伏安法优化了实验参数，测定了浓度与峰电流Ipa的线性关系，发现Ipa与安乃近浓度在2．0×10^-6～8．0×10^-5mol·L^-1之间呈良好的线性关系，其线性回归方程为：Ipa（μA）=0．07784—15443．54c（μmol·L^-1），r=-0．9993，检出限可达1．12×10^-6mol·L^-1，回收率为94．0％～108．25％。该方法可用于药物中安乃近含量的测定。

对乙酰氨基酚在石墨烯和离子液体复合修饰电极上的电化学行为及其测定

制备了石墨烯和疏水性离子液体1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐(BMIMPF6)复合修饰电极(Gene-BMIMPF6/GCE),运用循环伏安法研究了对乙酰氨基酚(PT)在该复合修饰电极上的电化学行为。结果表明,在pH=6.5的磷酸盐缓冲溶液中,PT在复合修饰电极上出现一对明显的氧化还原峰,在20～260mV/s的扫描速率范围内,其氧化还原峰电流均与扫描速率平方根(v1/2)呈线性关系,表明该电极过程是受扩散控制的。优化了方波溶出伏安法(SWSV)的实验参数,PT浓度在6.0×10-7～8.0×10-5mol/L范围内与峰电流Ipa呈线性关系,检出限(S/N=3)为1.0×10-7 mol/L。采用该法对PT进行加入回收测定,回收率为96.9%～101.2%。

食品中铜铅镉锌同时测定的神经网络方法研究

食品中金属元素快速、简便的测试方法研究是有现实意义的。本文在(pH=1.5)硝酸钾-硝酸溶液环境中,借助于方波溶出伏安法对铜、铅、镉、锌4种金属离子的混合溶液进行了组分测定,并用人工神经网络对测定结果进行处理,建立了4种金属离子同时测定的神经网络测试模型。实例表明,该神经网络测试模型能够较好地解决金属离子之间的相互作用和伏安信号干扰问题,测量结果比较准确,具有一定的应用和研究价值。

百草枯在碳纳米管与离子液体复合修饰电极上的电化学行为及测定

制备了碳纳米管（MWCNTs）和疏水性离子液体1－丁基－3－甲基咪唑六氟磷酸盐（BMIMPF6）复合修饰电极（MWCNTs—BMIMPF6／GCE），并采用红外光谱（IR）分别对MWCNTs、BMIMPF6及MWCNTs—BMIMPF6进行了表征。运用循环伏安法研究了百草枯（PQ）在该修饰电极上的电化学行为。结果表明，在pH7．0的PBS缓冲溶液中，PQ在MWCNTs—BMIMPF6／GCE上出现2对明显的氧化还原峰，在20～200mV／s扫描速率范围内，其氧化还原峰电流均与扫描速率平方根（v^1/2）呈线性关系，表明该电极过程受扩散控制。计算了电极过程的部分动力学参数：电极有效面积A=0．1564cm^2，百草枯在pH7．0的PBS缓冲液中的扩散系数D=7．0×10^-5cm^3／s。优化了方波溶出伏安法（SWSV）的实验参数，发现峰电流Ipal与PQ浓度在7．729×10^-7～9．660×10^-5moL／L范围内呈线性关系，检出限为1．576×10^-7mol／L。采用该方法对实际水样进行检测，增敏回婀率为93％～104％．

盐酸克伦特罗在玻碳电极上的伏安行为研究

采用电化学技术研究了盐酸克伦特罗(CLB)在玻碳电极上的电化学还原行为。在pH4.54的Britton Robinson缓冲液中,CLB于+0.38V(vs.Ag AgCl)左右处出现一个明显的方波溶出伏安还原峰,峰电流与CLB的浓度在3.0×10-7～1.0×10-5mol L范围内呈良好的线性关系,检出限为5.1×10-8mol L。该法可应用于模拟兔血清及尿样中CLB的测定。

阳极溶出方波伏安法同时测定食醋中的铜、铅和镉

报道在HAC－NaAC底液中阳极溶出方波伏安法同时测定铜、铅和镉三种金属元素的最佳条件，方法操作简便快速、灵敏度高，准确度好，线性范围宽。建立的方法用于实际样品食醋的分析，结果令人满意。

方波阳极溶出伏安法测定大米中的痕量镉

将大米用粉碎机粉碎成米粉,用混合酸浸泡(V(浓硝酸)∶V(浓硫酸)=3∶2)12h,在通风橱中缓慢加热,滴加混合酸及双氧水消解。以银基汞膜电极为工作电极,铂电极为对极,饱和甘汞电极为参比电极,利用方波阳极溶出伏安法测大米中的痕量镉。在pH=3.0的0.2mol/L NH4Cl底液中,峰电流与镉离子的质量浓度在0.01～0.12μg/mL内,峰电流与ρ(镉)呈良好的线性关系,线性回归方程为Ip=497.59c+15.324,相关系数为0.994 1,检出限为4.607 4×10-3μg/mL,相对标准偏差为4.12%～5.56%,加标回收率为90.26%～98.16%。

银纳米线柔性电极的制备及电化学方法测定水中微量铜离子

以聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为柔性基底材料、银纳米线为导电层,制备了一种银纳米线柔性电极。此柔性电极具有良好的拉伸性和弯折性,可方便地改变电极的形状和大小。以其为工作电极,建立了方波溶出伏安法检测水中Cu^(2+)的方法。自制银纳米线柔性电极的微观表面均匀,平均电阻为1.03Ω,电化学性质优于商品金电极及商品银电极。考察了Bi3+浓度、支持电解质溶液及p H值、富集电位和富集时间对Cu^(2+)方波溶出伏安曲线峰电流的影响。结果表明,在Bi3+浓度为0.5 mg/L、0.1 mol/L酒石酸-酒石酸钠缓冲溶液(p H 4.8)为支持电解质、富集电位为0.6 V、富集时间为600 s的条件下,在-0.3~0.3 V范围内,Cu^(2+)的方波溶出伏安曲线峰形最尖锐,峰电流最高,检测最灵敏。在优化条件下,Cu^(2+)的线性检测范围为0.10~0.001 mg/L,检出限为9.27×10^(-5)mg/L。本方法检测Cu^(2+)速度快、灵敏度高、检测范围宽,可满足水样中Cu^(2+)的检测要求,同时为利用本方法检测水中的其它金属离子提供了参考和依据。自制银纳米线柔性电极具有良好的柔韧性以及生物相容性,在一些特殊场合的检测或即时检测中具有较大的应用潜力。

碳纳米管糊电极用于丹酚酸B的伏安测定

目的:建立一种以碳纳米管糊电极为工作电极的丹酚酸B的伏安测定方法,为丹酚酸B的分离过程进行质量监测。方法:在pH1.81的Britton-Robinson缓冲溶液中采用方波溶出伏安法对其进行测定。结果:建立的方法对丹参药材水提液经SP-207树脂柱分离洗脱过程中丹酚酸B的含量进行测定,所得结果与HPLC法测定的结果一致。结论:本方法为丹酚酸B的测定提供了新方法,为将来丹参的提取过程中丹酚酸B含量的变化在线质量控制提供了有利依据。

用神经网络-方波溶出伏安法同时检测微量元素

在(pH=1.5)硝酸钾硝酸溶液中,采用方波溶出伏安法对铜、铅、镉和锌四种金属离子的混合溶液进行信号采集,并用人工神经网络处理方波溶出伏安信号,建立了性能良好的四种金属离子同时测定的神经网络测试模型。用该模型同时对食醋中铜、铅、镉、锌的含量进行了测定,结果表明:人工神经网络能够较好地解决金属离子之间的相互作用和伏安信号干扰问题,食醋样品中此四种金属离子含量的测量结果令人满意。因此,此方法必将在食品分析中有着广阔的应用前景。

集成多传感器的环境监测电子舌的研究

研发了一种基于硅基底的环境监测新型电子舌,用于在线检测锌、镉、铅、铜、铁和铬6种痕量重金属元素.系统由一个电化学微电极阵列和两个光寻址电位传感器组成.其中微电极阵列由8×8个直径为10μm的金微电极组成,采用方波阳极溶出伏安法实现锌、镉、铅和铜4种元素的快速检测.另外在硅基底的两个2 mm×2 mm的金膜表面,分别沉积铁离子和铬离子选择性薄膜,实现光寻址电位传感器,用来实时检测铁和铬2种元素.实验结果表明,本文方法具有所需样品少、操作方便、检测速度快以及灵敏度高等优点,检出限可达到微克/升级.

阳极溶出方波伏安法同时测定竹叶提取物中的铜、铅和镉

在CH3COOH-CH3COONa底液中,用阳极溶出方波伏安法同时测定竹叶提取物中铜、铅、镉3种元素含量,该法的最佳条件为:控制CH3COOH-CH3COONa缓冲溶液的pH=4 5,且c(CH3COONa)=0 12mol/L;选择方波频率为30Hz,电位扫描速度为4mV/s,在-0 8V处富集240s后采用方波伏安法正向扫描至0 15V。当铜、铅、镉金属离子的质量浓度为0 05～30μg/L时,线性关系较好,相关系数分别为0 9985,0 9992和0 9985,加标回收率分别为101 6%,99 0%和101 0%。

方波溶出伏安法测定镀镍液中的微量铜

为建立镀镍液中微量铜的测定方法 ,用方波溶出伏安法测定了镀镍液中的微量铜 (Ⅱ )。研究了最佳的测定条件 ,确立了测定方法。试验结果表明 ,在 pH值为 4 .0～ 4 .5的NH4Cl Na2 SO4底液中 ,Cu2 + 于 - 0 .15 6V(vsSCE)出现灵敏溶出峰 ,峰电流在铜 (Ⅱ )浓度为 5 .0× 10 -7～ 1.0× 10 -5mol/L时呈现良好的线性关系 ,回归方程Ip(μA) =1.0 6 +1.0 8C(× 10 -6mol/L) ,相关系数为 0 .9994。方法的变异系数为 2 .7% ,检出限为 2 .8× 10 -7mol/L ,回收率为 94 %～ 10 6 %。该方法应用于现场镀镍液中微量Cu2 + 的测定 。

双硫腙修饰电极超声波溶出伏安法测定痕量汞

制备了双硫腙修饰的玻碳电极,利用阳极溶出伏安法并通过超声波富集测定痕量重金属离子Hg^(2+)。Hg^(2+)与电极表面的双硫腙通过螯合作用而被富集在电极表面,在-1.20 V时还原成Hg0,当电极电势从-0.50 V到0.70 V扫描时,被还原为单质的Hg0从电极表面溶出,在0.20 V左右形成灵敏的阳极溶出峰。选择0.1 mol/L的Na Cl溶液为支持电解质并对pH、富集时间、富集电位、双硫腙的修饰量等参数进行优化。在优化条件下,Hg^(2+)浓度为5.0×10^(-8)~2.0×10^(-4)mol/L时与溶出峰电流呈现良好的线性关系,检出限为1.1×10^(-8)mol/L,重现性良好,可用于水样中痕量重金属离子Hg^(2+)的快速检测。

方波溶出伏安法测定山药中微量元素铜和锌

目的:建立山药中 Zn、Cu 微量元素的电化学测定方法。方法:在三电极系统中,以 NH_4Cl为底液,银基汞膜电极为工作电极,铂电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,采用方波溶出伏安法进行测定。结果:在 pH 值5.4～5.6的 NH_4Cl 底液中,在0.3935～5.509 μmol·L^(-1)范围内峰电流与铜(Ⅱ)离子浓度呈现良好的线性关系,线性回归方程:i_p(μA)=102.4C(μmol·L^(-1))-1.038,r 为0.9993,检出限为0.06776 μmol·L^(-1);在 pH 值6.0～6.5的 NH_4Cl 底液中,在0.3823～6.881 μmol·L^(-1)范围内峰电流与锌(Ⅱ)离子浓度呈良好的线性关系,回归方程:i_p(μA)=7.731C(μmol·L^(-1))-2.061,r 为0.9996;检出限为0.2753 μmol·L^(-1)。铜和锌测定的相对标准偏差分别是1.3%和2.9%,加标回收率分别为97%～103%和97%～105%。结论:该方法简便、灵敏度高、准确度好、精密度好,能够满足山药中的微量铜和锌的测定要求。

采用抗体包被金磁纳米微粒修饰电极的HIV p24/gp36安培联检芯片

研制了以聚碳酸酯为基底的双通道安培检测微流控免疫芯片,在其中分别集成了修饰有HIV核心抗原p24/gp36的单克隆一级抗体的纳米金修饰电极,并应用于人血清中p24和gp36抗原的同时分析.检测原理是：基于夹心免疫分析法,在电压驱动下,一次性加入含有p24和gp36样品及HRP酶标记的p24和gp36二级抗体溶液,与电极表面的一级抗体生成夹心免疫复合物;接着在体系中加入H2O2,以方波溶出伏安法检测免疫复合物上HRP催化H2O2的还原电流.在pH为6.2的磷酸缓冲液中,对HIV p24和gp36的检测时间均少于2 min,线性范围为0.5-400μg/L,检测限为0.25μg/L.该芯片集成了加样、分离和检测系统,检测时间短,灵敏度明显高于传统的酶联免疫吸附分析法,可应用于对艾滋病的早期诊断和大范围筛查.

基于量子点/抗体探针采用电化学方法检测水中微囊藻毒素

用量子点偶联微囊藻毒素抗体作为探针,经过间接竞争反应之后,通过方波溶出伏安法测定Cd^(2+)的浓度,从而实现对水中微囊藻毒素含量的检测。分别对缓冲液p H、浓度、沉积电位、沉积时间等因素进行优化。实验结果表明:Cd^(2+)在-0.768 V左右会出现一个灵敏的溶出峰,在最优实验条件下进行检测,峰电流值与微囊藻毒素浓度的对数值在一定范围内呈良好的线性关系,线性范围在0.1~8μg/L之间,线性方程为y=-196.66x+242.15,相关系数R2=0.992 45,检出限为0.08μg/L,加标回收率为91.0%~108.6%,相对标准偏差为2.97%~6.98%。