一种电化学传感器及其在快速检测硫化氢的应用
【专利说明】一种电化学传感器及其在快速检测硫化氢的应用
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种电化学传感器，具体地说是一种能够快速检测植物细胞、空气和液体溶液中的H2S的电化学传感器。
【背景技术】
[0003]硫化氢是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体，它是一种急性神经毒素，低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统、神经中枢都有影响，吸入高浓度的硫化氢会造成永久性的脑损伤甚至死亡。但同时众多研宄也表明H2S也会对泌尿、消化、血液等系统产生较大影响。在人们的日常生活中会经常接触到H2S,如:工厂、下水道和油田的密闭环境中会经常含有高浓度的H2S,严重威胁人类的生命安全；近些年的研宄成果表明，硫化氢对于水果保鲜具有很好的效果，所以目前也有用H2S进行水果的保鲜，其中也必然会有H2S残留；另外河流中的H2S含量也直接影响水中生物的生存状况。由于H2S的广泛存在以及其对于人类生存的危害使得H2S的快速检测具有非常重要的意义。
[0004]电化学传感器通过与被测物质发生反应并产生与物质浓度成一定比例的电信号来工作的。目前用于检测H2S的电化学传感器多用修饰电极，如Yusuf D.，Bayram K.,Bensu E., et al.Electrocatalytic oxidat1n of sulfide using a pencil graphiteelectrode modified with hematoxylin [J].Sensors and Actuators B 2012, 171-172:223-229所述用苏木精和槲皮素修饰的铅笔芯电极，Peng Q., Yi W.，Dun Z., el al.Reduced Graphene Sheets Modified Electrodes for Electrochemical Detect1n ofSulfide [J].Electroanalysis 2011, 23(12): 2796-2801 所述用石墨稀修饰的玻碳电极等都在H2S的检测中取得了良好的效果。但是这些修饰的方法都需要对电极进行长时间的预处理，且电极造价昂贵，对于一些具有腐蚀性的样品，可能会对电极的寿命产生较大影响。
[0005]丝网印刷电极(screen-printed electrode, SPE)是一种采用丝网印刷技术制造的电化学传感器，它是用厚膜集成电路工艺制备的，故又称作厚膜电极。其具有许多传统电极无法企及的优势，主要表现为:设计灵活、加工方法简便、成本低、便于携带且易于微型化和集成化。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种用丝网印刷电极制成的电化学传感器以及采用该电化学传感器用于快速检测H2S的方法。通过对样品中的￥_与检测底液中的Fe 3+之间氧化还原反应进行监测，进一步得到样品中H2S的含量。
[0007]本发明的一种电化学传感器，包括丝网印刷电极和检测池，所述丝网印刷电极包括由工作电极、参比电极和对电极构成的三电极体系，所述三电极体系整合在一块PVC材料上，所述工作电极为碳电极，工作电极两侧分别设有对电极和参比电极，所述对电极为碳电极，所述参比电极为Ag/AgCl电极；所述检测池内装有电子媒介体与缓冲液组成的检测底液，所述的电子媒介体为5 mM的铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液，所述的缓冲液为浓度0.2Μ、ρΗ5.6 的 PBS 溶液。
[0008]上述电化学传感器中，优选所述电子媒介体与缓冲液的体积比为1:90-110。
[0009]本发明所述电化学传感器在快速检测硫化氢的应用，采用下述方法步骤:
(1)电极预处理:分别用0.1 M的硝酸和0.1 M的硫酸浸泡丝网印刷电极各l_2min，再用二次蒸馏水洗净后晾干备用；
(2)缓冲液的制备:配制0.2 M的K2HPO4溶液和0.2 M的KH2P04溶液，混合两种溶液并调节pH至5.6，储藏备用。
[0010](3)电子媒介体的制备:称取K3[Fe (CN)6]、K4[Fe (CN)6]和KCl配制成含有5 mM的K3 [Fe (CN)6]、5 mM 的 K4 [Fe (CN)6]和 0.1 M 的 KCl 的溶液，储藏备用；
(4)检测底液的制备:分别取9-llmL的步骤(2)所得缓冲液和0.1mL的步骤(3)所得电子媒介体加入到检测池中，混合均匀；
(5)样品的处理:取0.1ml液体样品加入到步骤(4)所得检测底液中，密闭通氮气5min，除去溶液中的溶解氧，形成惰性氛围；或者取10 ml的气体样品注入到步骤(4)所得检测底液中，密闭1min后再通氮气5 min即可；
(6)样品检测:关闭氮气，插入电极，采用示差脉冲伏安法(differentialpulsevoltammetry, DPV)进行检测。
[0011]本发明利用丝网印刷电极对H2S进行电化学检测，不需要预先对电极进行修饰处理，解决了一般检测方法操作复杂、成本昂贵、进样量高、耗时长等问题。实现了 H2S的即时检测，具有方便快捷、检测的灵敏度高(检测限低至2 μΜ)、需要样品量少、检测成本极低、干扰小等优点。
【附图说明】
[0012]图1为本发明中的丝网印刷电极结构示意图；
图2为采用本发明电化学传感器检测H2S其DPV响应电流与浓度的标准曲线。
【具体实施方式】
[0013]下述实施例是对于本
【发明内容】
的进一步说明以作为对本发明技术内容的阐释，但本发明的实质内容并不仅限于下述实施例所述，本领域的普通技术人员可以且应当知晓任何基于本发明实质精神的简单变化或替换均应属于本发明所要求的保护范围。
[0014]本发明的一种电化学传感器，包括丝网印刷电极和检测池，丝网印刷电极包括由工作电极3、参比电极4和对电极2构成的三电极体系，如图1所示，该三电极体系整合在一块PVC材料I上，其中工作电极为碳电极，在工作电极的两侧分别设有对电极和参比电极，对电极为碳电极，参比电极为Ag/AgCl电极；在检测池内装有电子媒介体与缓冲液组成的检测底液，电子媒介体为5 mM的铁氰化钾/亚铁氰化钾溶液，缓冲液为浓度0.2 M、pH5.6的PBS溶液，电子媒介体与缓冲液的体积比为1:100。
[0015]实施例1 (1)电极预处理:分别用0.1 M的硝酸和0.1 M的硫酸浸泡丝网印刷电极各2min，再用二次蒸馏水洗净后晾干