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一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法

阅读：242发布：2021-03-01

IPRDB可以提供一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法，属于食品、卫生、环境监测等相关领域。本发明主要是利用常见碳材料与g‑C3N4形成的复合材料来修饰工作电极，通过阳极溶出伏安法对微量及痕量砷和重金属离子进行定量分析测定。本发明的工作电极仅需要用石墨烯/g‑C3N4复合材料涂覆在电极表面即可直接测试，添加微量nafion或者在待测溶液中加入铋离子，均可以明显提高砷和重金属离子的检测极限。电极修饰过程简单快捷，灵敏度高，性能稳定，可快速检测微量及痕量砷和重金属离子，有很强的推广应用前景。，下面是一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法，其特征在于工作电极的修饰材料为g-C3N4/C复合材料，所述工作电极的制备方法如下:石墨烯/ g-C3N4复合材料的制备过程，方法一，将三聚氰胺或尿素等溶于水，然后按比例加入石墨稀、氧化石墨烯、还原石墨烯等碳材料，充分混合，干燥后将固体物料加入马弗炉在一定温度下煅烧得到石墨烯/ g-C3N4的复合材料；方法二，将三聚氰胺或尿素与石墨稀、氧化石墨烯、还原石墨烯等碳材料按比例混合研磨，再经过高温煅烧得到石墨烯/ g-C3N4的复合材料；方法三，将g-C3N4与石墨稀、氧化石墨烯、还原石墨烯等碳材料按比例混合研磨得到石墨烯/ g-C3N4的复合材料；一定量的石墨烯/g-C3N4复合材料加入到乙醇、异丙醇或水等溶剂中超声分散，密封保存备用；取一定体积滴加到抛光后玻碳电极表面，室温干燥。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法其特征在于石墨烯/ g-C3N4复合材料修饰的工作电极可于两电极或三电极体系。

3.根据权利要求1或2所述的一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法其特征在于电化学分析方法采用溶出伏安法包括差分脉冲溶出伏安法、方波溶出伏安法、线性扫描溶出伏安法等相关方法。

4.根据权利要求1 或3所述的一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法，其特征在于碳材料修饰工作电极检测的物质为微量及痕量砷和重金属。

5.根据权利要求1、3或4所述的一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法，其特征在于检测的重金属包括：铅、铬、汞、镉、铜、锌等。

6.根据权利要求1、2、3、4 或5所述的一种碳材料修饰工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法，其特征在于检测的铋离子的加入浓度为：1×10-6 mol/L ～1×10-3 mol/L。

7.根据权利要求1、2、3、4 或5所述的一种碳材料修饰工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法，其特征在于检测的nafion（DuPont 5% nafion溶液）的加入量为：1 ～

1000 uL / mL待测液。

说明书全文

一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属

的电化学方法

技术领域

[0001] 本发明涉及食品、卫生、环境等电化学分析检测领域，特别是涉及一种g-C3N4/C复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法。

背景技术

[0002] 重金属污染直接危害人体健康，并导致环境质量恶化，其中尤其是铅、汞、镉、铬、砷等五种危害最大。相比一些大型仪器检测重金属，如，原子吸收光谱法、原子荧光法、紫外可见分光光度法、X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法，电化学方法明显具有备简单，操作方便，灵敏度高等优点所以电化学方法检测重金属在食品、卫生、环境等领域有着重要的应用价值。

[0003] 氮含量较高的g-C3N4是很好的光催化材料，它与石墨烯都是都是二维材料。通过N 、O原子的桥连或者π-π堆积作用，石墨烯和g-C3N4可以组装成新的杂化材料。石墨烯/g-C3N4复合材料在可见光催化方面显示出增强的活性，但是用于重金属离子的检测尚未见报道。

[0004] 本专利以石墨烯/g-C3N4复合材料来修饰工作电极分析检测微量及痕量砷及重金属元素，所用材料价廉易得，修饰过程简单快捷，灵敏度高，性能稳定，有很强的推广应用前景。

发明内容

[0005] 本发明的目的是针对目前电化学方法检测微量及痕量砷和重金属过程中，工作电极选择的实际应用存在的不足，提供一种石墨烯/ g-C3N4复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种复合材料修饰的工作电极检测微量砷及痕量砷和重金属的电化学方法，包括所述工作电极为石墨烯/ g-C3N4复合材料修饰的，制备方法如下:
石墨烯/ g-C3N4复合材料的制备过程，方法一，将三聚氰胺或尿素等溶于水，然后按比例加入石墨稀、氧化石墨烯、还原石墨烯等碳材料，充分混合，干燥后将固体物料加入马弗炉在一定温度下煅烧得到石墨烯/ g-C3N4的复合材料。方法二，将三聚氰胺或尿素与石墨稀、氧化石墨烯、还原石墨烯等碳材料按比例混合研磨，再经过高温煅烧得到石墨烯/ g-C3N4的复合材料。方法三，将g-C3N4与石墨稀、氧化石墨烯、还原石墨烯等碳材料按比例混合研磨得到石墨烯/ g-C3N4的复合材料。石墨烯/ g-C3N4加入到乙醇、异丙醇或水等溶剂中超声分散，吸取定量的分散液滴涂到打磨干净的干燥的工作电极表面，室温干燥后即可进行测试，继续滴加微量nafion 到工作电极表面，或者在待测离子溶液中添加铋离子，均可以提高检测范围。所述的电化学检测方法的电极体系包括两电极或三电极体系。

[0007] 所述的电化学分析方法采用溶出伏安法包括差分脉冲溶出伏安法、方波溶出伏安法、线性扫描溶出伏安法等相关方法。

[0008] 所述的检测范围为微量及痕量砷和重金属。其中，重金属优选铅、铬、汞、镉、铜、锌。

[0009] 与现有技术相比，本发明的优点在于：1、工作电极涂覆材料来源丰富，炭氮材料来源的尿素以及石墨、炭黑、活性炭等材料均常见价廉易得。炭氮与碳材料简单混合超声即可满足测试要求，不需要额外的复杂工序。

[0010] 2、适当添加微量nafion 在制备好的工作电极上，或者在待检测物质的溶液中适当加入一定量的Bi3+，可提高检测范围和最低检测限。

[0011] 3、电化学测试过程简单，测试时间短，检测限低，可同时检测多种元素。能够解决电化学方法快速检测微量及痕量砷和重金属的实际应用问题。

具体实施方式

[0012] 下面通过实施例对本发明作进一步说明：实施例1
工作电极制备：
将三聚氰胺和石墨烯等按照一定质量比例混合，充分研磨后于600℃煅烧，3小时候，冷却至室温。加入一定体积的无水乙醇，超声分散超声40 分钟，密封备用。每次使用前超声20分钟，用微量进样器抽取6 uL即15 ug的悬浮液滴加到抛光后玻碳电极表面，室温静置干燥后滴加2 uL的杜邦膜溶液（DuPont 5% nafion溶液）至电极表面。加入Bi3+离子与待测铅离子摩尔比为20时，石墨烯/ g-C3N4复合材料修饰的工作电极检测铅时，铅离子的浓度与溶出峰电流线性关系良好，检出限低。

[0013] 实施例2工作电极制备：将氧化石墨烯加入到尿素水溶液中，超声溶解，80℃干燥后，放入马弗炉。550℃煅烧3小时，降温自然冷却至室温。取15 ug的石墨烯/ g-C3N4复合材料的异丙醇溶液滴涂到抛光后的玻碳电极上，继续滴加2 uL的DuPont 5% nafion溶液到电极表面，自然干燥后待用。

[0014] 电化学检测采用差分脉冲溶出伏安法，设置参数如下：富集电位-0.8V，富集时间700s，缓冲溶液为PH=4.5的乙酸/乙酸钠溶液。

[0015] 加入Bi3+离子与待测铅离子摩尔比为20时，碳黑修饰的工作电极在检测重金属铅时，铅离子的浓度与溶出峰电流呈线性关系，检出限低。

[0016] 实施例3工作电极制备：
将尿素与还原石墨烯按比例混合研磨，再经过高温煅烧得到g-C3N4/C的复合材料。15 ug石墨烯/ g-C3N4复合材料的异丙醇溶液滴涂到抛光后的玻碳电极上，继续滴加2 uL的DuPont 5% nafion溶液到电极表面，自然干燥后待用。

[0017] 电化学检测采用差分脉冲溶出伏安法，设置参数如下：富集电位-0.8V，富集时间700s，缓冲溶液为PH=4.5的乙酸/乙酸钠溶液。

[0018] 加入Bi3+离子与待测铅离子摩尔比为20时，碳黑修饰的工作电极在检测重金属铅时，铅离子的浓度与溶出峰电流呈线性关系，检出限低。

[0019] 实施例4工作电极制备：
将g-C3N4与氧化石墨烯按比例混合研磨得到g-C3N4/C的复合材料。15 ug石墨烯/ g-C3N4复合材料炭黑的乙醇溶液滴涂到抛光后的玻碳电极上，继续滴加2 uL的DuPont 5% nafion溶液到电极表面，自然干燥后待用。

[0020] 电化学检测采用差分脉冲溶出伏安法，设置参数如下：富集电位-1.0V，富集时间700s，缓冲溶液为PH=4.5的乙酸/乙酸钠溶液。

[0021] 加入Bi3+离子与待测铬离子摩尔比为20时，碳黑修饰的工作电极在检测重金属铅时，铬离子的浓度与溶出峰电流呈线性关系，检出限低。

[0022] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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