本實(shí)用新型提供了一種電化學(xué)探頭，特別是用于快速檢測(cè)痕量鉛、鎘等重金屬離子的電化學(xué)探頭，屬于電化學(xué)傳感器的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

重金屬離子鎘(Cd²⁺)和鉛(Pb²⁺)是一類對(duì)環(huán)境和生物體極為有害的污染物，一旦被生物體吸收，容易在體內(nèi)累集并且不易降解。人體內(nèi)過(guò)量的Cd²⁺將導(dǎo)致高血壓，引起心腦血管疾病，同時(shí)可以破壞骨鈣，引起腎功能失調(diào)。Pb²⁺則是重金屬污染中毒性較大的一種，可直接傷害人的腦細(xì)胞，容易造成大腦智力低下、腦癡呆和腦死亡等。因此監(jiān)測(cè)重金屬離子Cd²⁺、Pb²⁺含量對(duì)環(huán)境治理和人類身體健康至關(guān)重要。目前Cd²⁺、Pb²⁺測(cè)定方法常包括原子吸收光譜法(AAS)、原子發(fā)射光譜法(AES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)法和陽(yáng)極溶出伏安法(ASV)。原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法離子檢測(cè)雖然重現(xiàn)性好，但是儀器昂貴、檢測(cè)成本高、操作復(fù)雜、分析時(shí)間長(zhǎng)，不易于普遍推廣使用。陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定Cd²⁺、Pb²⁺，首先將待測(cè)液中Cd²⁺、Pb²⁺還原富集在電極表面上，然后電位掃描由負(fù)向正移動(dòng)，將Cd²⁺、Pb²⁺的溶出峰電流作為測(cè)定信號(hào)，具有分析時(shí)間短，選擇性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，所需儀器簡(jiǎn)單便攜，因而非常適合痕量組分的快速檢測(cè)。

以玻碳電極作為工作電極的電化學(xué)傳感器來(lái)測(cè)定Cd²⁺、Pb²⁺非常普遍，但是Cd²⁺、Pb²⁺在裸玻碳電極上的富集效率很低，短時(shí)間內(nèi)Cd²⁺、Pb²⁺在裸玻碳電極上幾乎無(wú)溶出峰信號(hào)。專利《一種玻碳電極修飾及檢測(cè)痕量重金屬的方法》(申請(qǐng)?zhí)枮?01210508956.3)公開(kāi)了一種氧化石墨烯/鉍膜修飾的玻碳電極，這種玻碳電極雖然靈敏度高，檢出限低，重現(xiàn)性好，但是用到了氧化石墨烯，氧化石墨烯的制備需要強(qiáng)氧化劑，而且制備這種氧化石墨烯/鉍膜修飾的玻碳電極需要用到電鍍法沉積鉍膜，這種方法得到的氧化石墨烯/鉍膜修飾的玻碳電極工藝復(fù)雜，不利于環(huán)境保護(hù)。專利《一種石墨烯修飾的Pt電極及檢測(cè)痕量重金屬的方法》(申請(qǐng)?zhí)?01210059601.0)公開(kāi)了一種石墨烯修飾的Pt電極，這種電極采用CVD的方法在Pt電極上鍍石墨烯膜，這種CVD鍍膜的方法制備成本高，工藝步驟復(fù)雜，而且得到的石墨烯性能低，雜質(zhì)和缺陷多，干擾電極的檢測(cè)信號(hào)，檢出限有限，不能檢測(cè)出含量低于0.05mg/L的重金屬離子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭，該電化學(xué)探頭具有多個(gè)玻碳電極，可一次性獲取多組數(shù)據(jù)，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的所采用的技術(shù)方案為，一種快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭，至少包括玻碳電極、位于玻碳電極檢測(cè)面的石墨烯膜以及與玻碳電極電性連接的導(dǎo)電絲，所述玻碳電極設(shè)有2個(gè)以上，各玻碳電極均固定于絕緣外殼中，相鄰兩個(gè)玻碳電極通過(guò)絕緣外殼隔離，玻碳電極的檢測(cè)面位于絕緣外殼的底面和/或側(cè)面上，檢測(cè)面位于絕緣外殼底面上的其中一個(gè)玻碳電極的端面內(nèi)凹，該玻碳電極的端面與絕緣外殼構(gòu)成檢測(cè)腔；石墨烯膜與玻碳電極的厚度比為1：10⁶～1：2×10⁴。

位于絕緣外殼中心的玻碳電極呈圓柱狀，剩余玻碳電極均呈環(huán)形并且其直徑遞增，各玻碳電極在絕緣外殼中同心分布。

各玻碳電極均呈圓柱狀并且尺寸相等，玻碳電極的直徑與厚度之比為1：1～6：1。

絕緣外殼中設(shè)有熱電偶。

由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型提供的快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭中，包含多個(gè)玻碳電極，相鄰兩個(gè)玻碳電極通過(guò)絕緣外殼隔離，彼此間不會(huì)干擾，可一次檢測(cè)獲取多個(gè)檢測(cè)值，降低因單個(gè)玻碳電極故障引起的檢測(cè)誤差，并且玻碳電極的檢測(cè)面位于絕緣外殼的底面和/或側(cè)面上，設(shè)置玻碳電極的檢測(cè)面位于不同空間位置，可檢測(cè)水體不同深度處的Cd²⁺和Pb²⁺濃度，大大提高檢測(cè)精度和檢測(cè)范圍；檢測(cè)面位于絕緣外殼底面上的其中一個(gè)玻碳電極的端面內(nèi)凹，該玻碳電極的端面與絕緣外殼構(gòu)成檢測(cè)腔，當(dāng)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)且待測(cè)液體樣品較少時(shí)，可將待測(cè)溶液滴于檢測(cè)腔中，通過(guò)端面內(nèi)凹的玻碳電極檢測(cè)待測(cè)液體中Cd²⁺和Pb²⁺濃度；絕緣外殼中設(shè)有熱電偶，檢測(cè)液體中Cd²⁺和Pb²⁺濃度的同時(shí)可通過(guò)熱電偶檢測(cè)液體溫度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提供的快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭，在普通玻碳電極的用于檢測(cè)的表面上均勻附著石墨烯膜，借助石墨烯高的比表面積，強(qiáng)的吸附能力和優(yōu)良的導(dǎo)電性能，顯著提高了Cd²⁺、Pb²⁺電化學(xué)溶出峰信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)Cd²⁺、Pb²⁺的靈敏度高、檢測(cè)速度快；設(shè)置多個(gè)玻碳電極并且各玻碳電極的空間位置不相同，大大提高檢測(cè)精度和檢測(cè)范圍。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例1提供的快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實(shí)施例2提供的快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-絕緣外殼，2-玻碳電極，3-石墨烯膜，4-導(dǎo)電絲，5-檢測(cè)腔，6-熱電偶。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)具體說(shuō)明，本實(shí)用新型的內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例1：一種快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括絕緣外殼1、3個(gè)玻碳電極2、位于各玻碳電極檢測(cè)面的石墨烯膜3以及與各玻碳電極電性連接的導(dǎo)電絲4，各玻碳電極2均固定于絕緣外殼中，相鄰兩個(gè)玻碳電極通過(guò)絕緣外殼隔離，石墨烯膜與玻碳電極的厚度比為1：10⁶～1：2×10⁴；3個(gè)玻碳電極2中位于絕緣外殼中心的玻碳電極呈圓柱狀并且端面內(nèi)凹，該玻碳電極的直徑與厚度之比為1：1～6：1，該玻碳電極的端面與絕緣外殼構(gòu)成檢測(cè)腔5，剩余2個(gè)玻碳電極均呈環(huán)形并且其直徑遞增，2個(gè)呈環(huán)形的玻碳電極的檢測(cè)面均位于絕緣外殼的底面上，3個(gè)玻碳電極2在絕緣外殼中同心分布；絕緣外殼中設(shè)有熱電偶6。

實(shí)施例2：一種快速檢測(cè)痕量重金屬離子的電化學(xué)探頭，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括絕緣外殼1、3個(gè)玻碳電極2、位于各玻碳電極檢測(cè)面的石墨烯膜3以及與各玻碳電極電性連接的導(dǎo)電絲4，各玻碳電極2均固定于絕緣外殼中，相鄰兩個(gè)玻碳電極通過(guò)絕緣外殼隔離，石墨烯膜與玻碳電極的厚度比為1：10⁶～1：2×10⁴；所述3個(gè)玻碳電極2均呈圓柱狀并且尺寸相等，其直徑與厚度之比為1：1～6：1，其中2個(gè)玻碳電極的檢測(cè)面位于絕緣外殼的側(cè)面上，剩余1個(gè)玻碳電極的檢測(cè)面位于絕緣外殼的底面上，該玻碳電極的端面內(nèi)凹，此端面與絕緣外殼構(gòu)成檢測(cè)腔5；絕緣外殼中設(shè)有熱電偶6。