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专利号: 2022101954581
申请人: 辽宁大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于同时或分别检测锌、铅、镉离子的电化学传感器,包括电化学工作站、电解池、银/氯化银参比电极、铂片对电极和工作电极,其特征在于,所述工作电极为铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极。

2.根据权利要求1所述的电化学传感器,其特征在于,所述铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极的制备方法包括如下步骤:

1)制备掺杂Ni的生物质石墨烯:将镍金属盐加入到水中得到Ni(Ⅱ)催化剂溶液,将Ni(Ⅱ)催化剂溶液加入到微晶纤维素中搅拌30min,再放入85℃油浴锅中加热搅拌4‑6h至半干状态,将半干产物置于瓷舟内在管式炉中进行高温裂解,反应后的产物用去离子水冲洗三次,在60℃下真空干燥,得到掺杂Ni的生物质石墨烯CSG‑Ni;

2)制备生物质石墨烯:将步骤1)制备的CSG‑Ni用2‑4mol/L的盐酸热回流处理,然后用去离子水将热回流处理后得到的固体粉末洗涤至中性,在60℃下真空干燥,得到去镍的生物质石墨烯CSG;

3)制备铋基金属有机框架/生物质石墨烯复合材料:将五水合硝酸铋溶解分散于60‑

90mL无水甲醇中,随后加入有机配体均苯三甲酸,再加入50~600mg步骤2)制备的CSG,在

2500‑5000rpm转速下搅拌0.5‑1h,然后转移至水热反应釜中,在120℃下反应24h后,经无水甲醇离心洗涤3次,离心转速为6000r pm,离心时间为5‑15min,在60℃烘箱中进行干燥,得到铋基金属有机框架/生物质石墨烯复合材料Bi‑MOF/CSG;

4)制备铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极:将步骤3)制备的Bi‑MOF/CSG按照1mg/mL‑3mg/mL的浓度比例分散于100μL Nafion溶液和900μL去离子水混合液中,超声至完全分散状态,随后取5μL所得混合物滴在玻碳电极上,得到铋基金属有机框架/生物质石墨烯/Nafion的玻碳电极。

3.根据权利要求2所述的电化学传感器,其特征在于,步骤1)中,按质量比,微晶纤维素:Ni(Ⅱ)催化剂=1:0.5‑2。

4.根据权利要求2所述的电化学传感器,其特征在于,步骤1)中,所述管式炉中高温裂解温度为800‑1000℃,升温速率为2‑5℃/min,反应时间为2‑3h。

5.根据权利要求2所述的电化学传感器,其特征在于,步骤2)中,所述热回流处理次数为3‑5次,每次回流时间为3‑5h,加热温度为80‑100℃。

6.根据权利要求2所述的电化学传感器,其特征在于,步骤3)中,所述五水合硝酸铋和均苯三甲酸投入摩尔比为1:10‑12。

7.根据权利要求2所述的电化学传感器,其特征在于,步骤3)中,所述CSG的加入质量为

500mg。

8.权利要求1所述的用于同时或分别检测锌、铅、镉离子的电化学传感器的应用,其特征在于,包括如下步骤:

1)构造所述的一种用于同时或分别检测锌、镉、铅离子的电化学传感器,将银/氯化银参比电极、铂片对电极以及工作电极分别接在电化学工作站上,电解池中放置的电解液为pH值为3‑7的HAC‑NaAC缓冲溶液;

2)在电化学工作站上选择i‑t进行预富集,富集电位为‑1.5~‑1.0V,富集时间为250‑

450s,富集时对电解液进行搅拌,搅拌速率为400‑600rpm,富集结束后,锌、镉、铅单质会富集到工作电极上;

3)在电化学工作站上选择差分脉冲阳极溶出伏安法,在工作电极上加载一个电压范围‑1.3‑0.2V的正向扫描电压,富集在工作电极上的锌、镉、铅单质被氧化为锌、镉、铅离子,溶出到电解液中,由电化学工作站记录电流‑电压的变化情况,得到电流‑电压曲线,测定不同浓度下的阳极溶出峰电流,并基于金属离子浓度与峰电流间的线性关系进行定量分析,从而获得待测锌、镉、铅离子的浓度,总耗时10‑14min。

9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,步骤1)中,所述的HAC‑NaAC缓冲溶液的pH值为5。

10.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,步骤2)中,所述富集电位为‑1.2V,富集时间为400s。