趙倩倩

(渤海大學化學化工學院，遼寧 錦州 121000)

分析與測試

基于化學修飾電極的環(huán)境污染物電化學檢測

趙倩倩

(渤海大學化學化工學院，遼寧 錦州 121000)

在我國工業(yè)生產(chǎn)不斷發(fā)展進步的情況下，環(huán)境污染問題越發(fā)嚴重和多樣化，因此也催生了一系列全新的檢測方式。針對化學修飾電極進行了簡單的分析闡述，就其在環(huán)境污染物檢測中的作用展開了分析，從金屬離子、大氣污染物等方面論述了其具體應用，希望可以對業(yè)界人士起到一定參考作用。

化學修飾電極；環(huán)境污染物；電化學檢測；應用

環(huán)境污染物的種類繁多，根據(jù)具體產(chǎn)業(yè)的不同，其產(chǎn)生的污染物也是不同的。在化學修飾電極不斷發(fā)展進步之后，業(yè)界將其逐步應用到環(huán)境污染物的檢測之中，發(fā)揮了不錯的效果。因此，需要了解化學修飾電極的基本原理，明確其具體應用，以便推動環(huán)境污染物檢測的進步和提升。

1 化學修飾電極

近些年，電化學分析的不斷發(fā)展，催生了化學修飾電極的產(chǎn)生和進步，其在方法上更加靈敏，在研究程度上從宏觀到微觀，使得相應的工作水平更高。具體而言，化學修飾電極就是通過物理或者化學的方法，將具有某些特別功能的離子、分子或者聚合物等附著固定在電極的表面，以便達成特殊的功能[1]。一般來說，電極的基底材料有金屬、玻璃和石墨三大類。在進行修飾電極的制作時，要對其進行一定的預處理。一方面，由于電極本身重現(xiàn)電化學行為的性質(zhì)較差，因此需要在進行電極修飾之前對其進行清潔處理[2]。另一方面，電極表面的固體狀態(tài)差異，是造成重現(xiàn)性差的主要原因。明白這兩個方面之后，就需要對電極表面做好加工，確保其固體狀態(tài)差異最小。在達到一定的清潔標準之后，就可以對電極進行修飾，常用的方法有吸附修飾、共價鍵合修飾以及聚合物修飾3種。吸附修飾就是通過分子吸附作用將某些特定官能團吸附到電極表面；共價鍵合就是利用化學反應鍵接特定官能團到電極上；聚合物修飾就是通過等離子體聚合、有機硅烷縮合以及電化學聚合修飾電極。

2 環(huán)境污染物檢測中化學修飾電極的作用

環(huán)境污染物檢測是一項重要的工作，不僅可以及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境是否受到污染，而且可以分析出污染物的具體成分，從而為相應的處置保護工作打下基礎。將化學修飾電極應用到環(huán)境污染物檢測當中，其作用是重大的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

第一，化學修飾電極的應用，增加了環(huán)境污染物檢測的途徑，豐富了檢測手段，推動了相應工作的進步。由于產(chǎn)業(yè)的多樣化，導致了環(huán)境污染的多樣化。一些傳統(tǒng)的檢測手段在面對新污染的時候，已經(jīng)不能發(fā)揮出高效的檢測效果了。而化學修飾電極的出現(xiàn)，通過具體特殊功能的電極，可以對相應物質(zhì)實現(xiàn)高效快速的檢測，提升了環(huán)境污染物檢測工作的效率。

第二，加強了環(huán)境污染物檢測的針對性。從實際情況上來說，環(huán)境污染物檢測的主要手段可以分為普適性和針對性這兩大類，在一些新的污染物不斷出現(xiàn)的情況下，以往的普適性和針對性檢測手段的效果都出現(xiàn)了不同程度的下滑。因此，通過具備特殊功能電極的化學修飾電極，可以在環(huán)境污染物的檢測上實現(xiàn)針對性檢測，而且可以隨著檢測對象的變化而不斷變化，具有很強的適應性。

第三，提升了環(huán)境污染物檢測的準確性。在以往的檢測工作當中，部分檢測手段的準確性并不是很高，其往往只能檢測出存在某類物質(zhì)，卻無法準確檢測出具體的物質(zhì)類別。比如，針對大氣污染物進行檢測時，某些手段只能檢測出其具有氮氧化物，而無法檢測出氮氧化物的具體類型。但是通過化學修飾電極，就可以準確檢測出氮氧化物的具體類型，準確性很高。

3 環(huán)境污染物檢測中化學修飾電極的實踐應用

3.1 檢測金屬離子

金屬離子是環(huán)境污染物中的一個大類，其中，鉻離子、鉛離子、銅離子、汞離子等是幾種主要的金屬離子污染物。在對這些離子進行檢測的過程中，化學修飾電極可以發(fā)揮出顯著的作用。比如，在對銅離子進行檢測的時候，Rubinstein等就發(fā)明了一種化學修飾電極，其是將十八硫醇和2，2-乙硫醇基乙酰乙酸通過吸附修飾的方法在金電極的表面吸附成膜，從而實現(xiàn)對銅離子的選擇性響應，達到檢測效果[8]。而我國的李昌安等則通過共價鍵合的修飾方法，將金電極與L-半胱氨酸分子進行共價鍵合，形成專門的修飾電極，實現(xiàn)對銅離子的檢測。除此之外，在鉻離子定量分析的時候，可以采用吸附修飾的方法將谷胱甘肽和金電極進行吸附修飾處理，實現(xiàn)對鉻離子的檢測。對鉛離子進行檢測，則可以通過聚合物修飾的方式制造PVC粉末微電極。上述電極在檢測上都存在單向性，何翡翡等憑借涂布法，對充蠟石墨電極利用三聚氰胺-乙二胺四草酰乙酸/納米碳管復合物進行修飾，從而實現(xiàn)了對含有鉛、鋅、鉻重金屬離子的同時檢測[11]。

3.2 檢測大氣污染物

大氣污染物是環(huán)境污染物的另一個大類，而且直接存在于大氣之中，對人們的生命安全具有重大影響。就實際情況而言，大氣污染物的主要類型有氮氧化物、硫化物、甲醛等。對于不同形式的污染氣體進行檢測時，所運用的方法也是不一樣的。

氮氧化物過多會造成光化學煙霧或是酸雨，對氮氧化物進行檢測并控制其在大氣中的含量是非常重要的。憑借化學修飾電極這種方法，可以通過聚合物修飾的方法，制作出1,10-菲絡啉合鈷電極。通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，該電極可以對一氧化氮起到顯著的催化氧化效果，在2.4×10-7mol/L～4.2×10-5mol/L的范圍內(nèi)會表現(xiàn)出線性的電流和濃度關系，且檢測下限達到了5.0×10-7mol/L。

硫化物在大氣污染中主要是以二氧化硫的形式存在，其中，還具有部分硫化氫。對于二氧化硫的檢測是非常重要的工作，其標準方法是鹽酸副玫瑰苯胺比色法。通過長時間的實踐，這種方法表現(xiàn)出了重現(xiàn)性不高、試劑使用過多、存在環(huán)境污染等多個問題。因此，可以在玻碳電極的基礎上通過鐵氰化鎳對電極進行修飾處理，然后用于對二氧化硫的檢測。從實際效果來看，該電極可以在1.0×10-6mol/L～2.0×10-2mol/L范圍內(nèi)和硫酸根離子表現(xiàn)出良好的電流與濃度線性關系，檢測下限達到4.8×10-8mol/L，效果顯著。

近些年，甲醛污染得到了較為廣泛的關注，對甲醛進行檢測也成為許多行業(yè)和人群的要求?；趯嶋H的需求，在化學修飾電極理念的基礎上，高桂蓮等通過在電極上聚合不對稱配體氮苯甲酸氮乙二胺草酰胺鎳配合物，得出了一種專門用于甲醛檢測的電極。而通過實踐發(fā)現(xiàn)，該電極可以實現(xiàn)對甲醛的電催化，甲醛濃度在10-1mol/L～10-4mol/L范圍內(nèi)時，會表現(xiàn)出直線型的電流與電壓關系，能夠?qū)崿F(xiàn)甲醛的定量分析。

除了金屬離子和大氣污染物之外，化學修飾電極還可以在pH、有機污染物以及無機陰離子等污染物質(zhì)的檢測上發(fā)揮作用。比如，在pH的檢測上，可以采用聚合修飾的方法，將苯胺溶液和三乙醇胺摻雜起來，通過電氧化聚合對電極進行修飾，得到的電極可以對0～11范圍的pH值實現(xiàn)快速檢測。在有機物的檢測上，則需根據(jù)具體檢測對象的不同，針對性地制作符合檢測對象特點的電極。在無機陰離子的檢測上，也是依照檢測對象的特點制作對應的化學修飾電極，依靠表現(xiàn)出的電流-濃度關系實現(xiàn)結果的判定。如，在玻碳電極表面將殼聚糖利用共價鍵合的方式進行修飾，在溶液中對碘離子具有良好的選擇性和吸附性，檢測效果靈敏、良好。

4 結束語

化學修飾電極是電化學分析的一個成果產(chǎn)物，其在環(huán)境污染物檢測中的廣泛應用，有效提升了這方面工作的質(zhì)量水平。根據(jù)污染物的類別不同，化學修飾電極的制作方法和具體的檢測功能也存在一定的差異。因此，在實際工作中，必須要結合實際情況制作化學修飾電極，并將其合理運用到污染物檢測上，確?？焖贉蚀_得出檢測結果。

[1] 楚琳.納米材料修飾電極電化學方法檢測環(huán)境污染物[D].濟南：山東大學,2012.

[2] 楚琳，張曉麗.淺談納米材料修飾電極電化學方法檢測環(huán)境污染物[J].曲阜師范大學學報(自然科學版),2013,39(3):68-72.

Electrochemical detection of environmental pollutants based on chemically modified electrode

ZHAO Qianqian

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Bohai University, Jinzhou Liaoning 121000, China)

With the continuous development and progress of industrial production in China, the problem of environmental pollution is becoming more and more serious and diverse. Therefore, a series of new detection methods are produced. This paper has carried on a simple analysis of chemical modified electrode, analyzes its role in environmental monitoring, and discusses the specific application of the metal ions and other air pollutants, providing reference for industry members.

chemically modified electrode; environmental pollutants; electrochemical detection; application

2017-01-05

趙倩倩，女，1994年出生，渤海大學化學化工學院在讀碩士。研究方向：環(huán)境科學。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.14

O657.1

A

1004-7050(2017)01-0047-03