一種電化學(xué)傳感器及其在快速檢測(cè)硫化氫的應(yīng)用
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種電化學(xué)傳感器及其在快速檢測(cè)硫化氫的應(yīng)用
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種電化學(xué)傳感器，具體地說(shuō)是一種能夠快速檢測(cè)植物細(xì)胞、空氣和液體溶液中的H2S的電化學(xué)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0003]硫化氫是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體，它是一種急性神經(jīng)毒素，低濃度的硫化氫對(duì)眼、呼吸系統(tǒng)、神經(jīng)中樞都有影響，吸入高濃度的硫化氫會(huì)造成永久性的腦損傷甚至死亡。但同時(shí)眾多研宄也表明H2S也會(huì)對(duì)泌尿、消化、血液等系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響。在人們的日常生活中會(huì)經(jīng)常接觸到H2S,如:工廠、下水道和油田的密閉環(huán)境中會(huì)經(jīng)常含有高濃度的H2S,嚴(yán)重威脅人類(lèi)的生命安全；近些年的研宄成果表明，硫化氫對(duì)于水果保鮮具有很好的效果，所以目前也有用H2S進(jìn)行水果的保鮮，其中也必然會(huì)有H2S殘留；另外河流中的H2S含量也直接影響水中生物的生存狀況。由于H2S的廣泛存在以及其對(duì)于人類(lèi)生存的危害使得H2S的快速檢測(cè)具有非常重要的意義。
[0004]電化學(xué)傳感器通過(guò)與被測(cè)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生與物質(zhì)濃度成一定比例的電信號(hào)來(lái)工作的。目前用于檢測(cè)H2S的電化學(xué)傳感器多用修飾電極，如Yusuf D.，Bayram K.,Bensu E., et al.Electrocatalytic oxidat1n of sulfide using a pencil graphiteelectrode modified with hematoxylin [J].Sensors and Actuators B 2012, 171-172:223-229所述用蘇木精和槲皮素修飾的鉛筆芯電極，Peng Q., Yi W.，Dun Z., el al.Reduced Graphene Sheets Modified Electrodes for Electrochemical Detect1n ofSulfide [J].Electroanalysis 2011, 23(12): 2796-2801 所述用石墨稀修飾的玻碳電極等都在H2S的檢測(cè)中取得了良好的效果。但是這些修飾的方法都需要對(duì)電極進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)處理，且電極造價(jià)昂貴，對(duì)于一些具有腐蝕性的樣品，可能會(huì)對(duì)電極的壽命產(chǎn)生較大影響。
[0005]絲網(wǎng)印刷電極(screen-printed electrode, SPE)是一種采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制造的電化學(xué)傳感器，它是用厚膜集成電路工藝制備的，故又稱(chēng)作厚膜電極。其具有許多傳統(tǒng)電極無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)為:設(shè)計(jì)靈活、加工方法簡(jiǎn)便、成本低、便于攜帶且易于微型化和集成化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用絲網(wǎng)印刷電極制成的電化學(xué)傳感器以及采用該電化學(xué)傳感器用于快速檢測(cè)H2S的方法。通過(guò)對(duì)樣品中的￥_與檢測(cè)底液中的Fe 3+之間氧化還原反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步得到樣品中H2S的含量。
[0007]本發(fā)明的一種電化學(xué)傳感器，包括絲網(wǎng)印刷電極和檢測(cè)池，所述絲網(wǎng)印刷電極包括由工作電極、參比電極和對(duì)電極構(gòu)成的三電極體系，所述三電極體系整合在一塊PVC材料上，所述工作電極為碳電極，工作電極兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)電極和參比電極，所述對(duì)電極為碳電極，所述參比電極為Ag/AgCl電極；所述檢測(cè)池內(nèi)裝有電子媒介體與緩沖液組成的檢測(cè)底液，所述的電子媒介體為5 mM的鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀溶液，所述的緩沖液為濃度0.2Μ、ρΗ5.6 的 PBS 溶液。
[0008]上述電化學(xué)傳感器中，優(yōu)選所述電子媒介體與緩沖液的體積比為1:90-110。
[0009]本發(fā)明所述電化學(xué)傳感器在快速檢測(cè)硫化氫的應(yīng)用，采用下述方法步驟:
(1)電極預(yù)處理:分別用0.1 M的硝酸和0.1 M的硫酸浸泡絲網(wǎng)印刷電極各l_2min，再用二次蒸餾水洗凈后晾干備用；
(2)緩沖液的制備:配制0.2 M的K2HPO4溶液和0.2 M的KH2P04溶液，混合兩種溶液并調(diào)節(jié)pH至5.6，儲(chǔ)藏備用。
[0010](3)電子媒介體的制備:稱(chēng)取K3[Fe (CN)6]、K4[Fe (CN)6]和KCl配制成含有5 mM的K3 [Fe (CN)6]、5 mM 的 K4 [Fe (CN)6]和 0.1 M 的 KCl 的溶液，儲(chǔ)藏備用；
(4)檢測(cè)底液的制備:分別取9-llmL的步驟(2)所得緩沖液和0.1mL的步驟(3)所得電子媒介體加入到檢測(cè)池中，混合均勻；
(5)樣品的處理:取0.1ml液體樣品加入到步驟(4)所得檢測(cè)底液中，密閉通氮?dú)?min，除去溶液中的溶解氧，形成惰性氛圍；或者取10 ml的氣體樣品注入到步驟(4)所得檢測(cè)底液中，密閉1min后再通氮?dú)? min即可；
(6)樣品檢測(cè):關(guān)閉氮?dú)?，插入電極，采用示差脈沖伏安法(differentialpulsevoltammetry, DPV)進(jìn)行檢測(cè)。
[0011]本發(fā)明利用絲網(wǎng)印刷電極對(duì)H2S進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)，不需要預(yù)先對(duì)電極進(jìn)行修飾處理，解決了一般檢測(cè)方法操作復(fù)雜、成本昂貴、進(jìn)樣量高、耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了 H2S的即時(shí)檢測(cè)，具有方便快捷、檢測(cè)的靈敏度高(檢測(cè)限低至2 μΜ)、需要樣品量少、檢測(cè)成本極低、干擾小等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明中的絲網(wǎng)印刷電極結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為采用本發(fā)明電化學(xué)傳感器檢測(cè)H2S其DPV響應(yīng)電流與濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下述實(shí)施例是對(duì)于本
【發(fā)明內(nèi)容】
的進(jìn)一步說(shuō)明以作為對(duì)本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的闡釋?zhuān)景l(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容并不僅限于下述實(shí)施例所述，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以且應(yīng)當(dāng)知曉任何基于本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的簡(jiǎn)單變化或替換均應(yīng)屬于本發(fā)明所要求的保護(hù)范圍。
[0014]本發(fā)明的一種電化學(xué)傳感器，包括絲網(wǎng)印刷電極和檢測(cè)池，絲網(wǎng)印刷電極包括由工作電極3、參比電極4和對(duì)電極2構(gòu)成的三電極體系，如圖1所示，該三電極體系整合在一塊PVC材料I上，其中工作電極為碳電極，在工作電極的兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)電極和參比電極，對(duì)電極為碳電極，參比電極為Ag/AgCl電極；在檢測(cè)池內(nèi)裝有電子媒介體與緩沖液組成的檢測(cè)底液，電子媒介體為5 mM的鐵氰化鉀/亞鐵氰化鉀溶液，緩沖液為濃度0.2 M、pH5.6的PBS溶液，電子媒介體與緩沖液的體積比為1:100。
[0015]實(shí)施例1 (1)電極預(yù)處理:分別用0.1 M的硝酸和0.1 M的硫酸浸泡絲網(wǎng)印刷電極各2min，再用二次蒸餾水洗凈后晾干