本发明涉及生物资源技术领域，具体而言，涉及一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法。
背景技术：
腐殖质(英文称humus)定义：已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质。黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力，主要方法是帮助增加可以让空气和水进入的空隙，也同样产生植物必须的氮，硫磺，钾和磷。动植物残体在微生物作用下形成简单化合物的同时又重新合成复杂的高分子化合物。由于其稳定性，很难被电极氧化或还原，对其进行循环伏安分析，这为研究这种天然的电子媒介体物质增添了很多障碍。
现有技术中没有对固态腐殖质有效进行循环伏安分析的方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，能够清晰地观察到腐殖质的氧化峰和还原峰，在腐殖质的研究中起到重要的作用。
本发明是采用以下技术方案实现的：
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：
(1)、将导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将腐殖质粘附于导电胶的表面；
(2)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以无机盐溶液作为电解液；
(3)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和所述铂金电极，构成三电极系统，石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，在电压为-500～-700mv的条件下通电3-5h；
(4)、在10～100mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述导电胶为碳导电胶。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述腐殖质为胡敏素。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述胡敏素与导电胶的质量比为1：(10-15)。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述胡敏素的提取方法为：称量适量干燥的河底沉积物，与碱溶液混合后在通氮气的情况下震荡6-8h，并离心分离，舍去上清液与底部砂子，取中间层粘状物质，并冷冻干燥得到胡敏素。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，还包括对胡敏素进行酰基化处理的步骤。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述酰基化处理为将酰氯、酸酐和醋酸按照一定的比例混合以后得到混合溶液，加热至40-70℃，将胡敏素放入混合溶液中，在40-70℃的条件下震荡12-24h，并离心分离，弃上层清液，并冷冻干燥得到酰基化胡敏素。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述碱溶液为碱性钠盐溶液。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，步骤(1)中，步骤(2)前，还包括将粘附腐殖质的导电胶以及涂抹导电胶的石墨电极在室温下放置8-12h的步骤。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述无机盐溶液为0.02-0.03mol/l的na2so4溶液。
本发明的较佳实施例提供的水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法的有益效果是：将导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将腐殖质粘附于导电胶的表面，导电胶作为将石墨电极和腐殖质连接起来的媒介，腐殖质直接不能很好的被电极氧化和还原，通过导电胶的设置，使腐殖质可以稳定地附着在电极表面高效地被电极氧化和还原。将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以无机盐溶液作为电解液，以石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，构成三电极系统，并且以无机盐溶液作为电解液，可以测试工作电极的电化学反应和进行电子传输。通过参比电极固定工作电极电压为-500～-700mv的条件下通电3-5h，施加负电压，可以还原固态腐殖质，活化固定在石墨电极表面的固态腐殖质。之后，在10～100mvs的扫描速率和电压为-600～800mv的范围之间进行循环伏安分析，能够清晰地观察到腐殖质的氧化峰和还原峰，在腐殖质的研究中起到重要的作用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的循环伏安分析得到的氧化还原峰图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法进行具体说明。
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：
(1)、将导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将腐殖质粘附于导电胶的表面。
导电胶作为将石墨电极和腐殖质连接起来的媒介，腐殖质直接不能很好的被电极氧化和还原，通过导电胶的设置，使腐殖质可以稳定地附着在电极表面高效地被电极氧化和还原。
优选地，导电胶为碳导电胶，以碳作为导电填料设置在导电胶中，形成导电通路，同时，碳作为导电填料，设置在石墨电极上，在电极表面不会引入新的导电杂质，在电解液中发生电化学反应从而干扰石墨电极对腐殖质的电子传递。
优选地，腐殖质为胡敏素。胡敏素为腐殖质中与土壤矿物质结合最紧密的组分，最稳定，最不易发生氧化还原反应，将其进行电化学活性的研究更少。目前没有将其进行固定在石墨电极上对其电化学活性的研究。
腐殖质为胡敏素，使本发明的研究更有价值，同时，胡敏素固定在石墨电极上可以更高效地与电极发生电化学反应。
优选地，胡敏素与导电胶的质量比为1：(10-15)。使胡敏素能够均匀地粘附在导电胶上，方便后续胡敏素固定在石墨电极上，使胡敏素的固定效果更好。
本发明中，胡敏素的提取方法是：称量适量干燥的河底沉积物，与碱溶液混合后在通氮气的情况下震荡6-8h，并离心分离，舍去上清液与底部砂子，取中间层粘状物质，并冷冻干燥得到胡敏素。
优选地，河底沉积物的粒径不大于50目，能够更加均匀的与碱溶液混合，使河泥粉末中可以提取更多的胡敏素出来。由于河泥中有很多物质，可能会发生氧化反应而影响胡敏素的提取，在通氮气的情况下震荡，使胡敏素的提取效果更好。
优选地，碱溶液为碱性钠盐溶液，使用钠盐溶液对胡敏素的提取效果更好。与碱性钾盐溶液相比，碱性钠盐溶液的碱性稍弱，避免胡敏素发生碱性破坏，提高胡敏素的提取量。
碱性钠盐溶液可以是强碱盐，如：氢氧化钠，也可以是强碱弱酸盐，如：碳酸钠、磷酸钠、碳酸氢钠和焦磷酸钠等。具有一定的碱性，对胡敏素进行提取即可。优选地，碱性钠盐溶液的浓度为0.1-0.3m，能够很好的将胡敏素提取出来，并不影响其电化学研究，使循环伏安的分析更加方便。
可以对沉积物进行多次提取，其提取的更加充分，也可以对多种沉积物/土壤进行提取胡敏素，提取的胡敏素更加多样化，对不同来源不同结构胡敏素进行分析，有利于胡敏素固定在石墨电极上作为电子媒介体的研究。通过碱溶液提取后得到的胡敏素为粗胡敏素，可以对其进一步处理，得到酰基化胡敏素，酰基化处理以后，酰基化胡敏素在石墨电极上的固定效果更好，更高效被电极氧化或还原。
优选地，还包括对胡敏素进行酰基化处理的步骤。
发明人发现胡敏素中含有较多的氮元素，具有胺基，能够对其酰基化处理。具体地，将酰氯、酸酐和醋酸按照一定的比例混合以后得到混合溶液，加热至40-70℃，将胡敏素放入混合溶液中，在40-70℃的条件下震荡12-24h，并离心分离，弃上层清液，并冷冻干燥得到酰基化胡敏素。
优选地：酰氯、酸酐和醋酸的体积比依次为(2-4)：(3-5)：1，醋酸为体积分数为50％的醋酸，胡敏素的酰基化效果更好。
(2)、将粘附腐殖质的导电胶以及涂抹导电胶的石墨电极在室温下放置8-12h，使腐殖质(胡敏素或酰基化胡敏素)稳定固定在石墨电极上导电胶的表面，避免电解时腐殖质(胡敏素或酰基化胡敏素)进入到电解液中而不能很好的固定在石墨电极上，更好地被电极氧化或还原。
(3)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以无机盐溶液作为电解液。
以石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，构成三电极系统，并且以无机盐溶液作为电解液，可以测试工作电极的电化学反应和进行电子传输。优选地，无机盐溶液为0.02-0.03mol/l的na2so4溶液。
(4)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极，构成三电极系统，对粘附腐殖质(尤其是胡敏素)的工作电极施以-500～-700mv电压的条件下通电3-5h。
固态腐殖质非常稳定，施加负电压，可以活化固态腐殖质，将其固定在石墨电极上，之后可以通过石墨电极高效地氧化或还原固态腐殖质。优选地，腐殖质为胡敏素，使本发明的研究更有价值，同时，胡敏素固定在石墨电极上可以更高效地与电极发生电化学反应。
(4)、在10～100mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析，能够清晰地观察到腐殖质的氧化峰和还原峰，在腐殖质的研究中起到重要的作用。
实施例1
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：(1)、将碳导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将腐殖质粘附于导电胶的表面。(2)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以无机盐溶液作为电解液。(3)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和所述铂金电极，构成三电极系统，石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，在电压为-500mv的条件下通电3h。(4)、在10mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析。
实施例2
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：(1)、将碳导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将胡敏素粘附于碳导电胶的表面；其中，胡敏素与碳导电胶的质量比为1：10。(2)、将通过碳导电胶粘附胡敏素的石墨电极在室温下放置8h。(3)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以0.02mol/l的na2so4溶液作为电解液。(4)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极，构成三电极系统，石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，在电压为-700mv的条件下通电5h。(5)、在100mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析。
实施例3
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：(1)、称量适量干燥的粒径为50目的河底沉积物，与0.1m氢氧化钠溶液混合后在通氮气的情况下震荡6h，并离心分离，舍去上清液与底部砂子，取中间层粘状物质，并冷冻干燥得到胡敏素。(2)、将酰氯、酸酐和醋酸按照体积比依次为2：3：1的比例混合以后得到混合溶液，加热至40℃，将胡敏素放入混合溶液中，在40℃的条件下震荡12h，并离心分离，弃上层清液，并冷冻干燥得到酰基化胡敏素。(3)、将碳导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将酰基化胡敏素粘附于碳导电胶的表面，其中，酰基化胡敏素与碳导电胶的质量比为1：15。(4)、将通过碳导电胶粘附酰基化胡敏素的石墨电极在室温下放置8h。(5)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以0.03mol/l的na2so4溶液作为电解液。(6)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极三电极系统，石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，在电压为-600mv的条件下通电3h。(7)、在50mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析。
实施例4
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：(1)、称量适量干燥的粒径为200目的河底沉积物，与0.3m氢氧化钠溶液混合后在通氮气的情况下震荡8h，并离心分离，舍去上清液与底部砂子，取中间层粘状物质，并冷冻干燥得到胡敏素。(2)、将酰氯、酸酐和醋酸按照体积比依次为4：5：1的比例混合以后得到混合溶液，加热至70℃，将胡敏素放入混合溶液中，在70℃的条件下震荡24h，并离心分离，弃上层清液，并冷冻干燥得到酰基化胡敏素。(3)、将碳导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将酰基化胡敏素粘附于碳导电胶的表面，其中，酰基化胡敏素与碳导电胶的质量比为1：12。(4)、将通过碳导电胶粘附酰基化胡敏素的石墨电极在室温下放置12h。(5)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以0.022mol/l的na2so4溶液作为电解液。(6)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极三电极系统，石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，在电压为-650mv的条件下通电5h。(7)、在20mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析。
实施例5
一种水相电解质中对固态腐殖质进行循环伏安分析的方法，包括如下步骤：(1)、称量适量干燥的粒径为100目的沉底沉积物，与0.2m氢氧化钠溶液混合后在通氮气的情况下震荡7h，并离心分离，舍去上清液与底部砂子，取中间层粘状物质，并冷冻干燥得到胡敏素。(2)、将酰氯、酸酐和醋酸按照体积比依次为3：4：1的比例混合以后得到混合溶液，加热至60℃，将胡敏素放入混合溶液中，在50℃的条件下震荡20h，并离心分离，弃上层清液，并冷冻干燥得到酰基化胡敏素。(3)、将碳导电胶涂抹于石墨电极的表面，并将酰基化胡敏素粘附于碳导电胶的表面，其中，酰基化胡敏素与碳导电胶的质量比为1：15。(4)、将通过碳导电胶粘附酰基化胡敏素的石墨电极在室温下放置10h。(5)、将粘附后的石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极置于电解槽内以0.025mol/l的na2so4溶液作为电解液。(6)、电化学工作站连接石墨电极、ag/agcl饱和电极和铂金电极三电极系统，石墨电极作为工作电极，ag/agcl饱和电极作为参比电极，铂金电极作为对电极，在电压为-550mv的条件下通电4h。(7)、在100mv/s的扫描速率和-600～800mv的电压扫描范围之间进行循环伏安分析。
实验例1
图1为本发明提供的循环伏安分析得到的氧化还原峰图。在其他条件相同的情况下，虚线代表未经过酰基化的胡敏素的循环伏安分析图；实线代表经过酰基化的胡敏素的循环伏安分析图。通过图1可以看出，通过本发明的方法将胡敏素或酰基化胡敏素固定在石墨电极上以后，对其进行循环伏安分析，胡敏素具有电化学信号，尤其是对于酰基化胡敏素的循环伏安分析，可以看到，其氧化峰与还原峰都更加明显，酰基化有利于对胡敏素电化学活性的研究。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。