CN107121466A - 一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法 - Google Patents

一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107121466A
CN107121466A CN201611119336.5A CN201611119336A CN107121466A CN 107121466 A CN107121466 A CN 107121466A CN 201611119336 A CN201611119336 A CN 201611119336A CN 107121466 A CN107121466 A CN 107121466A
Authority
CN
China
Prior art keywords
working electrode
composite
micro
detects
charcoal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611119336.5A
Other languages
English (en)
Inventor
谢瑞刚
凌绍明
史兵方
陈盛余
杨途才
黎远成
周伶俐
李柔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baise University
Original Assignee
Baise University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baise University filed Critical Baise University
Priority to CN201611119336.5A priority Critical patent/CN107121466A/zh
Publication of CN107121466A publication Critical patent/CN107121466A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法，属于食品、卫生、环境监测等相关领域。本发明利用g‑C3N4/C复合材料修饰的工作电极，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。电极修饰过程简单，分析灵敏度高，测试性能稳定，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。

Description

一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学 方法
技术领域
本发明涉及食品、卫生、环境等电化学分析检测领域，特别是涉及一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法。
背景技术
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。电化学检测重金属元素相对于原子吸收光谱法、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来说，具有设备简单，操作方便，灵敏度高等优点，在食品、卫生、环境等领域有着重要的应用价值。
石墨相氮化碳（g-C3N4）是由C-N共价键形成的原子层，再层层堆垛而形成。这种材料起初主要用作固体润滑剂，2008年被首次用作无金属的光催化剂，自此成为化学和材料等众多领域的研究热点，受到了强烈关注。g-C3N4的制备过程相对来说比较简单，可以通过一些物质如，二氰二胺、三聚氰胺、硫脲等物质高温缩聚便可以得到。用含氮量高的g-C3N4与碳纳米管、石墨烯等碳材料进行组装，可以很好的起到调节碳材料的电子性能和改善材料的催化活性。这种材料已在氧还原反应上表现出优越的催化性能。
本专利以g-C3N4/C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
本发明的目的是针对目前电化学方法检测微量重金属过程中，工作电极选择的实际应用存在的不足，提供一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法，包括所述工作电极为g-C3N4/C复合材料修饰的，制备方法如下:
g-C3N4/C复合材料的制备过程，方式一，将三聚氰胺或尿素等溶于水，然后按比例加入石墨、炭黑、活性炭等碳材料，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g-C3N4/C的复合材料。方式二，将三聚氰胺或尿素与石墨、炭黑、活性炭等碳材料按比例混合研磨，再经过高温煅烧得到g-C3N4/C的复合材料。方式三，将g-C3N4与石墨、炭黑、活性炭等碳材料按比例混合研磨得到g-C3N4/C的复合材料。
一定量的g-C3N4/C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，室温干燥后即可进行测试，继续滴加微量nafion 到修饰后的工作电极表面，或者在待测离子溶液中添加铋离子，均可以提高待测物质的检测范围。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。
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。
所述的检测范围为微量重金属。其中，重金属优选铅、铬、汞、镉、铜、锌、砷。
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、三聚氰胺以及石墨、炭黑、活性炭等材料均常见价廉易得。炭氮与碳材料可以通过三种方式来制备复合材料。
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。
3、电化学测试过程简单，测试时间短，检测限低，可实现多种元素的同时检测。能够解决电化学方法快速检测微量重金属的实际应用问题。
具体实施方式
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：
将三聚氰胺和炭黑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，g-C3N4/C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。
实施例2
工作电极制备：将炭黑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g-C3N4/C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。
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。
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。
实施例3
工作电极制备：
将尿素与石墨按比例混合研磨，再经过高温煅烧得到g-C3N4/C的复合材料。15 ug g-C3N4/C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。
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。
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。
实施例4
工作电极制备：
将g-C3N4与活性炭按比例混合研磨得到g-C3N4/C的复合材料。15 ug g-C3N4/C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。
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。
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。
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。

Claims (7)

1.一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量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:
g-C3N4/C复合材料的制备可采取3种方式：其一，将三聚氰胺或尿素等溶于水，然后按比例加入石墨、炭黑、活性炭等碳材料，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g-C3N4/C的复合材料；其二，将三聚氰胺或尿素与石墨、炭黑、活性炭等碳材料按比例混合研磨，再经过高温煅烧得到g-C3N4/C的复合材料；其三，将g-C3N4与石墨、炭黑、活性炭等碳材料按比例混合研磨得到g-C3N4/C的复合材料；一定量的g-C3N4/C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所述的一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法，其特征在于g-C3N4/C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所述的一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量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所述的一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量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所述的一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量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、砷。
6.根据权利要求1、2、3、4 或5所述的一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量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所述的一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量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：1～1000uL / mL待测液。
CN201611119336.5A 2016-12-08 2016-12-08 一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法 Pending CN107121466A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611119336.5A CN107121466A (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611119336.5A CN107121466A (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107121466A true CN107121466A (zh) 2017-09-01

Family

ID=59717870

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611119336.5A Pending CN107121466A (zh) 2016-12-08 2016-12-08 一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107121466A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111323465A (zh) * 2020-03-15 2020-06-23 郑程程 一种儿科用重金属离子的检测制剂及检测方法
CN111725506A (zh) * 2020-06-01 2020-09-29 佛山科学技术学院 一种多孔碳/氮化碳复合材料及其制备方法
CN114917871A (zh) * 2022-06-21 2022-08-19 徐靖才 一种可光催化再生活性炭及其制备方法
US20230201811A1 (en) * 2021-12-29 2023-06-29 Suzhou University of Science and Technology SYNTHESIS METHOD OF g-C3N4/C COMPOSITE MATERIAL BASED ON HOLLYHOCK STALK

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONGYUE LI ET AL.: "Simultaneous determination of Cd(II) and Pb(II) by differential pulse anodic stripping voltammetry based on graphite nanofibers–Nafion composite modified bismuth film electrode", 《TALANTA》 *
RAJESH MADHU ET AL.: "Eco-friendly synthesis of activated carbon from dead mango leaves for the ultrahigh sensitive detection of toxic heavy metal ions and energy storage applications", 《RSC ADVANCES》 *
STEFANO CINTI ET AL.: "Hg<sup>2+</sup> detection using a disposable and miniaturized screen-printed electrode modified with nanocomposite carbon black and gold nanoparticles", 《ENVIRON SCI POLLUT RES》 *
XIAOYUN CHEN ET AL.: "Nanonization of g-C<sub>3</sub>N<sub>4</sub> with the assistance of activated carbon for improved visible light photocatalysis", 《RSC ADVANCES》 *
王栋萍 等: "氮化碳/碳纳米管复合材料的制备及其在铅离子检测中的应用", 《广东化工》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111323465A (zh) * 2020-03-15 2020-06-23 郑程程 一种儿科用重金属离子的检测制剂及检测方法
CN111323465B (zh) * 2020-03-15 2020-10-13 青岛市妇女儿童医院 一种儿科用重金属离子的检测制剂及检测方法
CN111725506A (zh) * 2020-06-01 2020-09-29 佛山科学技术学院 一种多孔碳/氮化碳复合材料及其制备方法
US20230201811A1 (en) * 2021-12-29 2023-06-29 Suzhou University of Science and Technology SYNTHESIS METHOD OF g-C3N4/C COMPOSITE MATERIAL BASED ON HOLLYHOCK STALK
US11833491B2 (en) * 2021-12-29 2023-12-05 Suzhou University of Science and Technology Synthesis method of g-C3N4/c composite material based on hollyhock stalk
CN114917871A (zh) * 2022-06-21 2022-08-19 徐靖才 一种可光催化再生活性炭及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. A novel electrochemical sensor based on zirconia/ordered macroporous polyaniline for ultrasensitive detection of pesticides
CN107121466A (zh) 一种炭氮复合材料修饰的工作电极检测微量重金属的电化学方法
CN106248748B (zh) 一种乙酰胆碱酯酶生物传感器及其应用
CN104880490B (zh) Pd‑SnO2氧化物半导体一氧化碳传感器
CN105758917A (zh) 一种Nafion/辣根过氧化物酶/四氧化三钴-石墨烯/离子液体碳糊电极的制备及催化应用
CN103940871B (zh) 一种氨基酸对映体的光电催化手性识别方法
CN107345931B (zh) 一种基于氮化碳-二元金属硼氧化物复合材料的双酚a光电化学传感器及其制备与应用
CN104198551B (zh) 制作纳米铂和多壁碳纳米管修饰的玻碳电极及利用该电极检测***的方法
CN107121481A (zh) 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
CN106018506A (zh) 一种利用电化学传感器检测铅离子的方法
CN109444238A (zh) 一种碳纳米材料修饰的电化学传感器的制备方法及应用
CN105842318A (zh) 一种用于痕量铅离子检测的石墨烯-聚吡咯电化学传感器的制备方法及应用
CN106442666B (zh) 离子液体功能化氮化碳纳米片修饰电极及其制备和检测氯酚的应用
Ohguri et al. Detection of OH radicals formed at PEFC electrodes by means of a fluorescence probe
Ma et al. Direct formation of (Co, Mn) 3O4 nanowires/Ni composite foam for electrochemical detection
CN103776881B (zh) Nh2-mil-125修饰碳糊电极的应用
CN106248770A (zh) 一种快速检测杀螟硫磷农药残留的电化学方法
CN106053562B (zh) 一种检测亚硝酸钠的修饰电极及其制备方法和应用
He et al. Study of the electrochemical performance of VO 2+/VO 2+ redox couple in sulfamic acid for vanadium redox flow battery
CN109142487B (zh) 一种用于检测亚硝酸钠的功能化黑磷基修饰电极及其制备方法
CN107121480A (zh) 一种碳材料修饰的工作电极检测微量及痕量砷和重金属的电化学方法
CN103969307A (zh) 用于检测对氯苯酚的二氧化钛-石墨烯/丝网印刷电极的制备方法
CN102192936A (zh) 一种还原态石墨烯修饰玻碳电极及其制备和应用
CN102183568B (zh) 甲醛电化学传感器
CN103121107B (zh) Bi单质纳米结构材料及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170901

RJ01 Rejection of invention patent application after publication