CN101377473A - 一种快速的定量电分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明建立了一种快速分析物质浓度的定量电化学分析方法。对不同的物质选用相应的电极***，采用循环伏安法确定待测物质的还原(或氧化)峰的电位区间，并以此为依据，确定三次电位阶跃法的电位阶跃区间。在三次电位阶跃法中记录电流－时间数据，以其中第二个电位阶跃区间对应的电流峰对时间积分，得到电量值，其与待测物质浓度呈线性关系，是定量的依据。本方法分析速度很快，操作简单。
Description
发明领域
本发明涉及一种快速的电化学定量分析方法，特别是涉及一种通过快速改变电位并以此过程中的电子转移量来确定被测物浓度的方法。
背景技术
电化学分析法是利用物质的电学及电化学性质来进行分析的方法。它通常是使待分析的试样溶液构成一化学电池，然后根据所组成电池的某些物理量与其化学量之间的内在联系来进行测定，可以分为电流分析法、电位分析法、电量分析法和伏安分析法等。目前，电化学分析广泛应用的方法是循环伏安法。该法控制电极电势以不同的速率，随时间以三角波形一次或多次反复扫描，电势范围是使电极上能交替发生不同和还原和氧化反应，并记录电流—电势曲线，可以通过曲线上氧化还原峰电流来进行定量分析。使用循环伏安法，由于循环路径和扫描速度的限制，对于提高分析速度帮助不大。
电量分析法是进行电量测定的分析方法的总称，也称库仑法，是一种通过测定消耗于溶液中待测物质所需的电量来定量地测定这一物质含量的方法。通过计量一段时间内通过电解池电路中流过的电荷来对体系进行分析的方法称为计时库仑法，也称计时电量法，常被用来研究电极表面吸附现象，并定量地测定电活性物质或表面活性物质在电极表面吸附量的电化学分析法。而这种方法的选择性不佳，不宜用作复杂溶液中的定量分析。
电位阶跃法是以电位阶跃信号作为控制信号同时测出相应的电流值，可以绘制出电流—时间曲线。这种方法常用于极化曲线的绘制。
目前的污染物分析法主要是滴定分析法、重量分析法、紫外/可见/红外分光光度法、气相或液相色谱法、气相或液相质谱联用法、原子荧光/原子吸收/原子发射光谱法等。这些常规方法普遍存在分析速度慢，很难实现在线监控等缺点。而目前的快速电化学分析方法多集中在生化分析方面(如中国专利CN1975403、CN1325490)，而环保方面一般局限于水中COD的电化学分析(如中国专利CN1645127)和气体传感器方面(如中国专利CN2754096)等。这些方法针对性较强，而通用性不足，可以检测的物质比较有限。
发明内容
本发明的目的是为了解决现行的水中污染物的分析方法检测速度较慢的问题，开发一种高速检测水中污染物的电化学方法，即使用窄电位连续阶跃法提高电位阶跃计时库仑法的检测选择性，同时保持快速分析特征的方法。
本发明提供的快速电化学分析方法的原理如下：
电解槽使用三电极***，其工作电极应对被测物具有高选择性，参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂片电极，辅助电极面积应大于等于工作电极。
当电极上施加的电位达到或超过待测物质的还原(或氧化)电位时，待测物质可以从电极得到(或失去)电子，在电极表面上发生氧化还原反应。由于样品中待测物浓度不同，在电极表面上富集的量也不相同，因此在施加一定的电压时，发生电化学反应的物质的量不同，这就导致通路内电子转移量不同。通过检测此过程中转移的电量，发现其与样品中待测物浓度呈线性相关，此为本方法的定量依据。
本方法的特点是通过循环伏安法确定待测物质的还原(或氧化)峰的电位区间，此峰电位区间尽可能窄，称为窄电位，以此电位区间为依据进行窄电位连续阶跃测试，因而只有待测物质可以被还原(或氧化)。这就是本方法排除干扰物、提高选择性的依据。
本发明提供的快速定量电分析方法，其步骤如下：
1)分析方法中的电池***使用三电极***，在电解槽中加入待测水样，带鲁金毛细管的电解槽中进行循环伏安扫描，在循环伏安曲线上按照待测物质的还原(或氧化)峰位置确定窄电位阶跃范围(V1，V2)。
2)分析方法中电位控制方法为改进的三次电位阶跃法，记录电流—时间数据(图1)。第一次电位阶跃范围为0→V1，电位到达V1后保持1～5秒，此过程中，凡是还原(氧化)电位高于(低于)V1的电活性物质会发生还原(氧化)反应，从而除去电极附近的干扰物；第二次电位阶跃范围为V1→V2，电位到达V1后保持1～5秒，此过程中，待测物质发生电化学还原(或氧化)反应，记录电子转移量即电量作为定量依据；第三次电位阶跃范围为V2→0，阶跃后稳定1～5秒，使得电极表面的基团恢复为初始状态，便于下次检测。此方法总时间不超过15秒，速度很快。
3)分析方法中的样品测定方法为：配制待测物质的标准浓度溶液系列，采用2)中所述方法分别测定并记录电流—时间数据。根据电流—时间数据，在第二次电位阶跃时间范围内，以电流对时间积分，得到电量值。以标准浓度溶液系列的电量值—待测物质浓度为坐标系采用最小二乘法拟合的直线，即为标准曲线；按照2)所述方法测定未知样品的电流—时间数据，计算电量值并根据标准曲线求得未知样品浓度。
与现有技术相比，本发明所述的优点在于：
与气相色谱/气质连用法相比，本方法不需要大型仪器，成本低；样品无需萃取分离，前处理简单；样品不用色谱分离，分析速度快。与分光光度法相比，本方法无需显色剂，操作简单；与原子吸收/发射光谱法相比，本方法设备简单，操作方便，线性范围较宽，可检测高浓度样品。
附图说明
图1三次电位阶跃法采集的电流—时间数据
具体实施方式
实施实例1：
使用硝基还原酶修饰电极为工作电极，铂片电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比，取窄电位区间(-0.60V，-0.80V)，从0V开始负向电位阶跃，第一次阶跃时间3秒，第二次阶跃时间3秒，第三次阶跃时间2秒。待测溶液pH 7.5，还原峰定量，溶液不用除氧，此方法可以用于检测水中硝基苯，避免通气除氧造成的误差，而氧气还原再第一次阶跃时已经完成，不会造成干扰。
实施实例2：
使用玻碳电极为工作电极，铂片电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比，取窄电位区间(0.51V，0.60V)，从0V开始正向电位阶跃，第一次阶跃时间2秒，第二次阶跃时间2秒，第三次阶跃时间2秒。待测溶液pH 5.6，氧化峰定量，此方法可以用于检测阿魏酸浓度。
实施实例3：
使用玻碳电极为工作电极，在2.0V预先极化2分钟后再在-1.0V极化1分钟，然后浸入硝酸铅溶液，在搅拌条件下活化10分钟后使用，铂丝电极为辅助电极，银/氯化银电极为参比，取窄电位区间(-0.40V，-0.55V)，从0V开始负向电位阶跃，第一次阶跃时间2秒，第二次阶跃时间3秒，第三次阶跃时间2秒。待测溶液pH 5.0，还原峰定量，此方法可以用于检测水溶液中铅离子(Pb2+)的浓度。
Claims (4)
1、一种快速定量电分析方法，其步骤如下：
1)分析方法中的电池***使用三电极***，在带鲁金毛细管的电解槽中加入待测水样，进行循环伏安扫描，循环伏安曲线上的待测物质的还原(或氧化)峰范围即为窄电位阶跃范围(V1，V2)；
2)分析方法中电位控制采用三次电位阶跃法，记录电流—时间数据，第一次电位阶跃范围为0→V1，电位到达V1后保持一段时间；第二次电位阶跃范围为V1→V2，电位到达V1后保持一段时间；第三次电位阶跃范围为V2→0，阶跃后保持一段时间；
3)分析方法中的样品测定方法为：配制待测物质的标准浓度溶液系列，采用2)中所述方法分别测定并记录电流—时间数据，根据电流—时间数据，在第二次电位阶跃时间范围内，以电流对时间积分，得到电量值，以标准浓度溶液系列的电量值—待测物质浓度为坐标系采用最小二乘法拟合的直线，即为标准曲线；按照2)所述方法测定未知样品的电流—时间数据，计算电量值并根据标准曲线求得未知样品浓度。
2、根据权利要求1中1)，所述三电极***是指由工作电极、参比电极、辅助电极组成的***；所述循环伏安扫描的扫描速度为10～500mV/s；所述氧化/还原峰电位区间指氧化/还原峰刚刚出现至结束的电位区间，其范围在0.01～0.30V。
3、根据权利要求1中2)，所述三次电位阶跃法是指控制电位连续阶跃三次的方法，每次阶跃从电位变化开始到电位变化完成所用时间小于0.5秒，三次电位变化时间加保持时间不超过15秒；所述一段时间是指1～5秒。
4、根据权利要求1中3)，所述待测物质的标准浓度溶液系列是指2～20个不同浓度的已知浓度标准样品，其pH应与实际分析样品相同；所述第二次电位阶跃时间范围是指从第二次阶跃开始到第三次阶跃开始之间的一段时间；所述标准曲线，其线性相关系数需大于0.9。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101782545A (zh) * | 2010-03-09 | 2010-07-21 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种测定离子液体纯度的方法 |
| CN104062339A (zh) * | 2014-07-09 | 2014-09-24 | 华南师范大学 | [Ru(tatp)3]2+修饰电极及其用于检测血液中葡萄糖、尿酸和抗坏血酸的方法 |
| CN110186981A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-30 | 九江德福科技股份有限公司 | 一种氯离子的定量监测方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4404130A1 (de) * | 1994-02-09 | 1995-08-10 | Siemens Ag | Elektrochemische Bestimmung der Sauerstoffkonzentration |
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| EP1055926A3 (en) * | 1999-05-28 | 2001-11-14 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Electrochemical assay using an electroconductive diamond-coated electrode, and electrochemical assay system based thereon |
| CN1715899A (zh) * | 2004-07-02 | 2006-01-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种新型余氯检测电极的制备方法 |
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2007
- 2007-08-31 CN CN2007101212252A patent/CN101377473B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101782545A (zh) * | 2010-03-09 | 2010-07-21 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种测定离子液体纯度的方法 |
| CN104062339A (zh) * | 2014-07-09 | 2014-09-24 | 华南师范大学 | [Ru(tatp)3]2+修饰电极及其用于检测血液中葡萄糖、尿酸和抗坏血酸的方法 |
| CN104062339B (zh) * | 2014-07-09 | 2016-08-31 | 华南师范大学 | [Ru(tatp)3]2+修饰电极及其用于检测血液中葡萄糖、尿酸和抗坏血酸的方法 |
| CN110186981A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-08-30 | 九江德福科技股份有限公司 | 一种氯离子的定量监测方法 |
| CN113219025A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-06 | 安徽大学 | 一种定量检测溴酸钾的方法 |
| CN113418824A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-09-21 | 华东理工大学 | 一种气体吸附量的测试方法 |
| CN113418824B (zh) * | 2021-05-07 | 2023-02-10 | 华东理工大学 | 一种气体吸附量的测试方法 |
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