一种具有双检测功能的光电化学传感器及其应用制造技术

一种具有双检测功能的光电化学传感器及其应用，具体应用步骤如下：向传感器中添加不同浓度的过硫酸氢钾溶液，绘制0V外加电压下传感器在过硫酸氢钾溶液中的I

【技术实现步骤摘要】
一种具有双检测功能的光电化学传感器及其应用


[0001]本专利技术涉及分析检测
，具体涉及一种具有双检测功能的光电化学传感器及其应用。
[0002]
技术介绍

[0003]磺胺甲恶唑因为具有抗菌疗效好、使用方便等特点而被广泛应用，但该类抗生素使用后，大部分以母体或代谢物的形式进入环境，通过食物链进入动植物及人体内，成为人类及环境健康的潜在威胁。近年来，以SO4•‑
为核心对磺胺甲恶唑进行降解的过硫酸盐高级氧化法已经成为一门去除水中抗生素类污染物的新兴技术。作为过一硫酸盐的一种，过硫酸氢钾因具有易于分解，活性高，氧化能力强的优势，而在过硫酸盐高级氧化技术中有着广泛的应用。在氧化降解过程中，投加过硫酸氢钾的浓度大小直接影响着磺胺甲恶唑的降解效果。一方面，过硫酸氢钾相对于磺胺甲恶唑浓度较低时，产生的氧化性自由基数量较低而可能会限制磺胺甲恶唑的去除效率。另一方面，过量过硫酸氢钾的添加虽然会有较高的去除率，但同样存在浪费过硫酸氢钾的局限性。因此，能够实时检测过硫酸氢钾与所降解磺胺甲恶唑的相对含量对调控过硫酸盐降解速率有着重要的指导作用。
[0004]目前，基于过硫酸氢钾的检测方法主要包括液相色谱法、质谱法和碘化钾法，而磺胺甲恶唑的检测方法主要包括色谱法、分光光度法、拉曼光谱法。虽然上述方法可满足对过硫酸氢钾及磺胺甲恶唑各自的分析需要，但存在环境温度压力要求苛刻，操作复杂、成本高昂等问题。电化学传感器虽已有应用于磺胺甲恶唑的相关报道，但该类传感器仍无法满足在过硫酸盐降解过程中，同时原位检测磺胺甲恶唑以及过硫酸氢钾的需求。
[0005]
技术实现思路

[0006]解决的技术问题：针对现有技术中存在缺乏对于过硫酸氢钾和磺胺甲恶唑实时检测方法及器件，过硫酸氢钾和磺胺甲恶唑检测成本高、分析操作复杂、灵敏度低的问题，以及现有传感器无法满足在过硫酸盐降解过程中，同时原位检测磺胺甲恶唑以及过硫酸氢钾需求的问题，本专利技术提供一种具有双检测功能的光电化学传感器及其应用，可同时应用于过硫酸氢钾和磺胺甲恶唑的光电检测，并且具有检测浓度范围广，灵敏度高的特点。该传感器可满足在过硫酸盐降解过程中，同时原位检测磺胺甲恶唑以及过硫酸氢钾的需求。
[0007]技术方案：一种具有双检测功能的光电化学传感器，所述具有双检测功能的光电化学传感器采用光电化学三电极体系，所述光电化学三电极体系包括氙灯光源、rMIP/ZnCoO
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工作电极、铂丝对电极和Ag/AgCl参比电极，所述rMIP/ZnCoO
x
工作电极的制备方法如下：步骤一. 将Zn(NO3)2•
6H2O、Co(NO3)2•
6H2O和分散剂溶于甲醇中配制成甲醇混合溶液；
步骤二. 将二甲基咪唑加入所述甲醇混合溶液中，搅拌24h，所得混合溶液经洗涤并离心、干燥后得到紫色粉末；步骤三. 将所述紫色粉末先在N2气氛中煅烧，然后在空气中煅烧制得ZnCoO
x
粉末；步骤四. 所述ZnCoO
x
粉末分散于无水乙醇中制取ZnCoO
x
悬浊液；步骤五. 将ZnCoO
x
悬浊液滴涂在电极基底上，晾干后得到ZnCoO
x
工作电极；步骤六. 构建电化学沉积体系，包括所述ZnCoO
x
工作电极，铂丝对电极，Ag/AgCl参比电极，向电化学沉积体系中添加具有苯胺和磺胺甲恶唑的电解质溶液，采用循环伏安法对ZnCoO
x
电极进行电化学沉积，晾干后得到MIP/ZnCoO
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工作电极；步骤七. 构建电化学过氧化体系，包括所述MIP/ZnCoO
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工作电极，铂丝对电极，Ag/AgCl参比电极，向电化学过氧化体系中添加具有苯胺的电解质溶液，采用循环伏安法对MIP/ZnCoO
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工作电极进行电化学过氧化，晾干后将所述电极浸入乙醇和丙酮混合溶液中，静置20min，晾干后得到rMIP/ZnCoO
x
工作电极。
[0008]作为优选，所述步骤一中,Zn(NO3)2•
6H2O和Co(NO3)2•
6H2O的摩尔比为2:1
‑
1:3，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮与Co(NO3)2•
6H2O的质量比为1:0.291，甲醇溶剂与聚乙烯吡咯烷酮的比值为60mL：1g；所述步骤二中二甲基咪唑与Co(NO3)2•
6H2O的质量比为0.9249：0.291。
[0009]作为优选，所述步骤三中紫色粉末在N2气氛中的煅烧条件为500℃下煅烧30 min，在空气中煅烧条件为400℃下煅烧1h，所述步骤四中ZnCoO
x
粉末采用超声分散方式分散于无水乙醇中，乙醇和ZnCoOx的比值为1ml:1g，所述步骤五中悬浊液在电极基底上的滴涂量为100μl/cm2，所述步骤五滴涂及晾干步骤进行5遍。
[0010]作为优选，所述步骤六中苯胺溶液浓度为0.1mmol/L，磺胺甲恶唑溶液浓度为5mmol/L，电解质为0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液，所述循环伏安法电位扫描范围为0
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1.5V，扫速为0.1V/s，扫描圈数为10圈，所述磷酸盐缓冲溶液由0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L磷酸氢二钾配制所得，所述磷酸二氢钾与磷酸氢二钾的体积比为19:81。
[0011]作为优选，所述步骤七中苯胺溶液浓度为0.1mmol/L，电解质为0.1mol/L磷酸盐缓冲溶液，所述循环伏安法电位扫描范围为0
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1.5V，扫速为0.1V/s，扫描圈数为15圈，所述乙醇和丙酮混合溶液，乙醇与丙酮的体积比例为4:1，所述磷酸盐缓冲溶液由0.1mol/L磷酸二氢钾和0.1mol/L磷酸氢二钾配制所得，所述磷酸二氢钾与磷酸氢二钾的体积比为19:81。
[0012]上述具有双检测功能的光电化学传感器在检测过硫酸氢钾和磺胺甲恶唑中的应用。
[0013]作为优选，步骤如下：步骤一. 过硫酸氢钾检测步骤：在开光情况下，向具有双检测功能的光电化学传感器中添加不同浓度的过硫酸氢钾溶液，绘制一定电压下，所述具有双检测功能的光电化学传感器在所述不同浓度过硫酸氢钾溶液中的I
‑
T曲线，并根据所述I
‑
T曲线得到过硫酸氢钾定量检测标准曲线并进行定量分析;步骤二. 磺胺甲恶唑检测步骤：在开光情况下，先向具有双检测功能的光电化学传感器中添加一定浓度的过硫酸氢钾溶液，接着添加不同浓度的磺胺甲恶唑溶液，绘制一定电压下，所述具有双检测功能的光电化学传感器在所述不同浓度磺胺甲恶唑溶液中的I
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T曲线，并根据所述I
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T曲线得到磺胺甲恶唑定量检测标准曲线并进行定量分析。
[0014]作为优选，所述I
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T曲线测试电解质为0.1mol/L 磷酸盐缓冲溶液，所述I
‑
T曲线测试外加电压为0V。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双检测功能的光电化学传感器，其特征在于，所述具有双检测功能的光电化学传感器采用光电化学三电极体系，所述光电化学三电极体系包括氙灯光源、rMIP/ZnCoO
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工作电极、铂丝对电极和Ag/AgCl参比电极，所述rMIP/ZnCoO
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工作电极的制备方法如下：步骤一. 将Zn(NO3)2•
6H2O、Co(NO3)2•
6H2O和分散剂溶于甲醇中配制成甲醇混合溶液；步骤二. 将二甲基咪唑加入所述甲醇混合溶液中，搅拌24h，所得混合溶液经洗涤并离心、干燥后得到紫色粉末；步骤三. 将所述紫色粉末先在N2气氛中煅烧，然后在空气中煅烧制得ZnCoO
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粉末；步骤四. 所述ZnCoO
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粉末分散于无水乙醇中制取ZnCoO
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悬浊液；步骤五. 将ZnCoO
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悬浊液滴涂在电极基底上，晾干后得到ZnCoO
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工作电极；步骤六. 构建电化学沉积体系，包括所述ZnCoO
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工作电极，铂丝对电极，Ag/AgCl参比电极，向电化学沉积体系中添加具有苯胺和磺胺甲恶唑的电解质溶液，采用循环伏安法对ZnCoO
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电极进行电化学沉积，晾干后得到MIP/ZnCoO
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工作电极；步骤七. 构建电化学过氧化体系，包括所述MIP/ZnCoO
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工作电极，铂丝对电极，Ag/AgCl参比电极，向电化学过氧化体系中添加具有苯胺的电解质溶液，采用循环伏安法对MIP/ZnCoO
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工作电极进行电化学过氧化，晾干后将所述电极浸入乙醇和丙酮混合溶液中，静置20min，晾干后得到rMIP/ZnCoO
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工作电极。2.根据权利要求1所述的一种具有双检测功能的光电化学传感器，其特征在于，所述步骤一中,Zn(NO3)2•
6H2O和Co(NO3)2•
6H2O的摩尔比为2:1
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1:3，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮与Co(NO3)2•
6H2O的质量比为1:0.291，甲醇溶剂与聚乙烯吡咯烷酮的比值为60mL：1g；所述步骤二中二甲基咪唑与Co(NO3)2•
6H2O的质量比为0.9249：0.291。3.根据权利要求1所述的一种具有双检测功能的光电化学传感器，其特征在于，所述步骤三中紫色粉末在N2气氛中的煅烧条件为500℃下煅烧30 min，在空气中煅烧条件为400℃下煅烧1h，所述步骤四中ZnCoO
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粉末采用超声分散方式分散于无水...

【专利技术属性】
技术研发人员：白雪，季业彤，陈威，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：