一种自组装膜汞离子选择电极方法技术

本发明专利技术公开了一种自组装膜汞离子选择电极（1），该选择电极包括一个11-氨基十一烷基硫醇膜层（25）修饰工作金膜（12）的基片（11），该基片（11）上覆盖的工作金膜（12）与引脚金膜（13）通过金膜层相连，引脚金膜（13）与外包有塑料绝缘层（14）的金属丝导线（15）通过焊锡（16）相连接；所述基片（11）是在抛光的硅硼酸盐基板（21）上逐步溅射沉积二氧化硅膜层（22）、金属铬膜层（23）、铜合金膜层（24）及金膜层；且工作金膜（12）表面上组装修饰11-氨基十一烷基硫醇膜层（25）。该选择电极制作简单、成本低廉、使用方便，可用于环境中微量汞离子的快速检测，检测下限达到6.3nmol/L。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种自组装膜汞离子选择电极（1），该选择电极包括一个11-氨基十一烷基硫醇膜层（25）修饰工作金膜（12）的基片（11），该基片（11）上覆盖的工作金膜（12）与引脚金膜（13）通过金膜层相连，引脚金膜（13）与外包有塑料绝缘层（14）的金属丝导线（15）通过焊锡（16）相连接；所述基片（11）是在抛光的硅硼酸盐基板（21）上逐步溅射沉积二氧化硅膜层（22）、金属铬膜层（23）、铜合金膜层（24）及金膜层；且工作金膜（12）表面上组装修饰11-氨基十一烷基硫醇膜层（25）。该选择电极制作简单、成本低廉、使用方便，可用于环境中微量汞离子的快速检测，检测下限达到6.3nmol/L。【专利说明】
本专利技术涉及一种基于11-氨基十一烷基硫醇的自组装膜汞离子选择电极，属于化学/生物传感
，适用于环境安全检测。
技术介绍
汞污染是一个全球性的问题，由于其剧毒和生物蓄积性，它已受到越来越多的关注。二价汞离子(Hg2+)是最稳定的无机汞，存在于天然水体中，Hg2+即使是微量浓度也能产生毒性，它能够在生物体内累积，通过食物链转移到人体内，而人体内累积的微量汞无法通过自身代谢进行排泄，将直接导致心脏、肝、甲状腺疾病，引起神经系统紊乱，慢性汞中毒，甚至引发恶性肿瘤的形成。其次，汞离子的微生物的生态甲基化产物甲基汞，也是一种强有力的毒素，可通过食物链传递到鱼类和海洋哺乳动物的组织中，转换成为剧毒的有机汞。因此，能快速准确分析生活环境中水体等介质中的重金属汞含量，对于提高人类的生存质量、保护地球环境具有十分重要的意义。目前，检测重金属汞离子的方法有很多，如原子光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES法)、分光光度法、高效液相色谱法，电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)、化学发光法和荧光分析法等。然而，这些方法往往需要昂贵的精密仪器、复杂的样品制备流程和熟练的操作人员，不能或不方便在户外进行快速检测，在很大程度上限制了其应用。作为非常便携的离子选择性电极(ISE)是七十年代发展起来的一类新型的电化学传感器，与传统方法相比，由于其具有成本低、操作简单且易小型化等优点，受到了许多研究学者的青睐；而且，分子自组装单层膜(Self-assembled Monolayers, SAMs)是近年来新兴的一种电化学分析界面活性敏感膜技术，在结构和性能上具有类似生物膜的特性，逐渐成为电化学传感技术研究领域的热点。基于目前的相关研究，结合自组装膜技术和离子选择电极方法实现对汞离子进行定性或者定量的研究还未见报道。为此，本专利技术通过单分子自组装方法将11-氨基十一烷基硫醇组装修饰到金膜表面，形成一种基于11-氨基十一烷基硫醇自组装膜的汞离子选择电极。该选择电极制作简单、成本低廉、使用方便、灵敏度很高，优于传统的仪器分析方法，可用于环境中微量汞离子的快速检测，在环境监测、农业食品与生物医学等领域中具有非常重要的应用前景。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种制作简单、成本低廉、使用方便、灵敏度高的自组装膜汞离子选择电极，可用于环境安全检测。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种自组装膜汞离子选择电极，其特征在于该选择电极包括一个11-氨基十一烷基硫醇膜层修饰的工作金膜的基片，该基片上覆盖的工作金膜与引脚金膜通过金膜层相连，引脚金膜与外包有塑料绝缘层的金属丝导线通过焊锡相连接，金属丝导线的材料为铜丝、铝丝或银丝，连接处用环氧树脂胶包裹密封，以保证良好的导电、导通性，并保证工作金膜的使用面积和工作传导的唯一性，不受干扰影响。值得注意的是，所述基片的外形设计立意新颖，如下所示:基片上覆盖的工作金膜的形状为正方形，边长为2~12mm ;引脚金膜的形状为小长方形,长为6mm,宽为4mm ;整个基片的形状为长方形，长为3~18mm，宽为2~12mm，其四周边缘均用环氧树脂胶密封，以保证良好的电绝缘性。整个基片的外形设计既能充分保证所有选择电极工作金膜的正方形有效使用面积的一致性，又能保证选择电极使用寿命的长期稳定性。在选择电极的设计与制备方面，与传统离子选择电极方法不同的还有所述基片的制备是通过真空镀膜沉积来形成致密的传感器件结构，将有效保证选择电极的可控制备和选择电极长期使用的稳定性，其制备过程如下:采用磁控溅射镀膜法，通过控制镀膜真空度< 2.0 X 10_3 Pa，镀膜速度< 2.θΑ/s，在抛光的硅硼酸盐基板表面上逐步溅射沉积二氧化硅膜层、金属铬膜层、铜合金膜层；铜合金膜层经抛光处理后，再采用掩膜版法在其表面上溅射沉积工作金膜和引脚金膜；工作金膜经化学清洗处理后再在其表面上组装修饰11-氨基十一烷基硫醇膜层。其中，在抛光的硅硼酸盐基板表面上逐步溅射沉积的二氧化硅膜层的厚度为6(T400nm，金属铬膜层的厚度为2(Tl20nm，铜合金膜层的厚度为6(T400nm ;铜合金膜层经抛光处理后，在其表面上所沉积工作金膜和引脚金膜的厚度为2(T420nm。而且，铜合金膜层材料各组份的质量百分含量分别为:Cu 45~60%、Mn 20~28%、Ni 12~24%、Fe 4~9%、Ti0.1-θ.4%、Nb 0.01-0.05%，其中，铌的使用使铜合金的晶粒更加细致均匀，钛的使用使铜合金更加有韧性，并提高耐酸碱和防腐蚀能力。在选择电极膜修饰方面，本专利技术提出了一种简单的11-氨基十一烷基硫醇膜层的组装修饰方法，即先将选择电极基片的工作金膜表面用高纯纯净水清洗，依次在高纯纯净水、无水乙醇中超声清洗各0.f 20分钟，然后取出浸入0.f200mmol/L的11-氨基十一烷基硫醇/无水乙醇溶液中，于4°C冰箱中自组装广72小时，取出干燥，得11-氨基十一烷基硫醇膜层修饰的选择电极，不用时置于去离子水中于4° C冰箱密封保存。其中，所述高纯纯净水为电阻率大于18ΜΩ.cm的高纯水，无水乙醇为重新蒸馏的无水乙醇溶剂。在选择电极的电化学测试方面，测试装置简单，操作方便，即该自组装膜汞离子选择电极的电化学测试装置如下:以该自组装膜汞离子选择电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，两个电极通过导线与电位计相连；测试时，自组装膜汞离子选择电极和饱和甘汞电极插入装有搅拌磁子的烧杯中，烧杯放置在磁力搅拌器上，烧杯内装有含汞离子的PH缓冲溶液；通过测试一系列已知浓度的汞离子标准溶液的电位值，以电位值对浓度值做工作曲线，然后测试未知浓度汞离子样品溶液的电位值，通过工作曲线求出样品溶液中汞离子的浓度值或含量。其中，所述PH缓冲溶液为ρΗ4.0-ΙΟ.0的Tris-HCl溶液，其配制方法是将0.lmol/L的Tris溶液和0.lmol/L的HCl溶液按适当比例混合，用0.lmol/L的NaOH溶液或0.lmol/L的HCl溶液调节其pH值。通过测试实验发现,该选择电极的电位响应值与汞离子的浓度在1.0X10_8~1.0X10_4mol/L范围内成线性关系，对汞离子的检测下限达到 6.3 X 10 9 mol/L,即 6.3nmol/L。本专利技术的有益效果是，该选择电极制作简单、成本低廉、使用方便，且金膜平整度高、易进行表面修饰，灵敏度很高，优于传统的仪器分析方法，可用于环境中微量汞离子的快速检测，在环境监测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹忠，梁海琴，曹婷婷，赵荣娜，龙姝，肖忠良，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：