本發(fā)明涉及環(huán)境中汞離子檢測領(lǐng)域，具體是制備ZnO-CdS-GO復(fù)合物，應(yīng)用其構(gòu)建光電化學(xué)傳感器，用于檢測汞離子。

背景技術(shù)：

對汞離子的檢測方法主要有電感耦合等離子體-質(zhì)譜（Bings, N. H.; Bogaerts, A.; Broekaert, J. A. C. Anal. Chem. 2010,82, 4653?4681.）冷原子熒光法（Angeli, V.; Ferrari, C.; Longo, I.; Onor, M.; D’Ulivo, A.;Bramanti, E. Anal. Chem. 2011, 83, 338?343.）表面增強(qiáng)拉曼光譜法（Chen, G. H.; Chen, W. Y.; Yen, Y. C.; Wang, C. W.; Chang, H.T.; Chen, C. F. Anal. Chem. 2014, 86, 6843?6849.和Xu, L. G.; Yin, H. H.; Ma, W.; Kuang, H.; Wang, L. B.; Xu, C. L.Biosens. Bioelectron. 2015, 67, 472?476.和 Ma, P. Y.; Liang, F. H.; Diao, Q. P.; Wang, D.; Yang, Q. Q.; Gao,D. J.; Song, D. Q.; Wang, X. H. RSC Adv. 2015, 5, 32168?32174.）和紫外-可見光譜法（Lorber, K. E. Waste Manage Res. 1986, 4, 3?13.）等，雖然這些方法可促進(jìn)汞離子檢測的靈敏度， 但其存在復(fù)雜的樣品制備、高花費(fèi)、易污染、不可重復(fù)性等缺點(diǎn)，此外，這些檢測方法易受其他離子的影響。因而建立一種高靈敏度、高選擇性的可檢測微量汞離子的經(jīng)濟(jì)型方法成為亟待解決的問題。相對于傳統(tǒng)的離子分析手段, 光電化學(xué)分析方法具備了光化學(xué)和電化學(xué)分析方法共同的優(yōu)點(diǎn)，作為一種分析測試手段，其檢測過程與電致化學(xué)發(fā)光剛好相反，以光為激發(fā)信號，最終檢測的是電化學(xué)信號，不同形式的激發(fā)和檢測信號使其背景信號大大降低。光電化學(xué)分析方法所使用的儀器比較簡單廉價(jià)、容易實(shí)現(xiàn)微型化，并且靈敏度高、響應(yīng)快速，是一種極具發(fā)展前景的分析方法。 ,

納米材料是21世紀(jì)的材料領(lǐng)域最熱門的研究對象,由于其獨(dú)特的、優(yōu)良的性能。其在工業(yè)、材料、生物、物理、化學(xué)等各個(gè)學(xué)科、各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用。納米復(fù)合材料是將兩種或以上的不同理化性能的材料選擇一定方法,將其組裝到一起,形成新材料。復(fù)合納米材料結(jié)合不同材料的特點(diǎn),賦予了復(fù)合材料獨(dú)特的性能。納米材料在環(huán)境污染物的檢測和防治方面正發(fā)揮著愈來愈重要的作用。作為一種新興的碳納米材料,氧化石墨烯(GO)及其復(fù)合納米材料的研究引起了人們廣泛的關(guān)注。GO具有非常優(yōu)越的吸附性能，對于提高GO 復(fù)合材料在水中的分散性極其有利。 而且在氧化石墨烯載體中,電子能夠非常高效地遷移。對于光電材料來說,GO的摻入可以提高電荷分離和加速電荷傳輸,從而提高材料的光電性能。

本文選擇制備ZnO-CdS-GO復(fù)合物構(gòu)建光電化學(xué)傳感器，利用其雙信號放大功能用于重金屬離子Hg²⁺的檢測。納米復(fù)合材料的制備方法簡單、快速、成本低，以此為標(biāo)記物的傳感器具有較好的靈敏性、選擇性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種汞離子快速檢測的光電化學(xué)傳感器，以ZnO-CdS-GO復(fù)合物作為標(biāo)記物在常規(guī)條件下實(shí)現(xiàn)對汞離子的檢測，并具有較低的檢測限，且能用于實(shí)際環(huán)境水樣的檢測。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：納米復(fù)合材料ZnO-CdS-GO的制備方法，按照如下的步驟進(jìn)行

步驟一、將氯化鋅溶于去離子水，加熱至90℃，緩慢攪拌下逐滴加入氫氧化鈉，在90℃下持續(xù)加熱攪拌1小時(shí)，反應(yīng)物冷卻至室溫，沉淀分離，去離子水洗滌沉淀物數(shù)次，清洗后的沉淀物分散到異丙醇中，超聲10分鐘，離心收集，置于馬弗爐中350℃煅燒3小時(shí)，制得氧化鋅納米顆粒；

步驟二、將乙酸鎘溶于去離子水，攪拌下加入巰基乙酸，用氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH至11.5，加入硫化鈉，持續(xù)攪拌至變?yōu)辄S色懸浮液，離心分離，用去離子水、乙醇各清洗三次，得到固體樣品，樣品在真空干燥箱60℃下干燥2小時(shí)，即得硫化鎘；

步驟三、氧化石墨烯加入去離子水超聲2小時(shí)，得懸浮液，將步驟一、二制備的氧化鋅納米顆粒與硫化鎘加入懸浮液中，混合物水熱處理48小時(shí)，合成的樣品用水、乙醇清洗數(shù)次，離心收集得到的固體，50℃真空干燥4小時(shí)，得ZnO-CdS-GO復(fù)合物。

作為一種優(yōu)選方式：步驟一中，氯化鋅的量為5.2a-5.8a克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5 %；去離子水的量為180a-250a毫升，氫氧化鈉的量為0.5a-1.1a克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %，硝酸銀的量為0.01a-0.02a克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %；步驟二中，乙酸鎘的量為0.5b-0.58b克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %；去離子水的量為220b-280b毫升；巰基乙酸水溶液的量為0.25b-0.28b毫升，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %；硫化鈉的量為0.43b-0.51b克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 %；步驟三中，氧化石墨烯的量為0.07c-0.13c克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %；去離子水的量為7c-13c毫升；氧化鋅的量為0.45c-0.51c克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 %；硫化鎘的量為0.45c-0.51c克，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%， a、b、c為正整數(shù)。

作為一種優(yōu)選方式：將超聲后的ZnO-CdS-GO復(fù)合物滴在干凈的氧化銦錫電極上，靜置1小時(shí)，然后將DNA1溶液滴在電極上，4℃下孵育1小時(shí)，用PBS溶液清洗，移除未固定的DNA1，繼續(xù)孵育MEA溶液1小時(shí)，鎖定未結(jié)合的活性位點(diǎn)，滴加EDC與NHS的混合溶液，室溫孵育1小時(shí)后，加Rh123用于標(biāo)記DNA1，隨后電極孵育Au-DNA2的混合液1小時(shí)，以使DNA1與Au-DNA2雜交，用PBS溶液清洗后，構(gòu)成光電化學(xué)傳感器，光電化學(xué)傳感器依次孵育不同濃度的汞離子，通過計(jì)時(shí)電流法檢測汞離子的濃度。

作為一種優(yōu)選方式：干凈的氧化銦錫電極是指分別在丙酮，氫氧化鈉溶液，去離子水中超聲清洗15分鐘，在80℃干燥箱中干燥12小時(shí)。

作為一種優(yōu)選方式：DNA1是寡核苷酸5′-CTG TTT TCT TTC GGA CGA CCC CCC TCG TCC GTT TGT TTT CAG-3′；DNA2是寡核苷酸5′-AAA ACA AAA AAG AAA AGC C-3′。

作為一種優(yōu)選方式：依次孵育不同濃度的汞離子是指將光電化學(xué)傳感器的金電極依次在濃度為0皮摩爾/升、2.5皮摩爾/升、5皮摩爾/升、10皮摩爾/升、25皮摩爾/升、50皮摩爾/升、100皮摩爾/升、250皮摩爾/升、500皮摩爾/升、1鈉摩爾/升、2.5鈉摩爾/升的汞離子中室溫孵育1小時(shí)。

作為一種優(yōu)選方式：將電化學(xué)傳感器使用計(jì)時(shí)電流法檢測汞離子的濃度是指，將光電化學(xué)傳感器在磷酸濃度為0.2毫摩爾/升、pH為7.0的溶液中以在0 – 50秒進(jìn)行測試，汞離子的濃度檢測范圍是2.5皮摩爾/升到2.5納摩爾/升，在此范圍內(nèi)，汞離子濃度與電流信號成線性相關(guān)性，對應(yīng)的線性方程為y=0.0034 x +0.49665，其中，x是汞離子的濃度，單位是皮摩爾/升，y是檢測的電流信號，單位是微安。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明方法制備ZnO-CdS-GO復(fù)合物，構(gòu)建光電化學(xué)DNA傳感器對汞離子進(jìn)行檢測。此光電化學(xué)傳感器具有較高的靈敏度，并且檢測速度快，準(zhǔn)確率高，檢測汞離子有較好的專一性。

附圖說明

圖1是ZnO-CdS-GO復(fù)合物透射電子顯微鏡（TEM）圖（500納米）；

圖2是光電化學(xué)傳感器檢測汞離子的示意圖；

圖3是納米Au與ZnO-CdS-GO復(fù)合物的作用原理圖；

圖4是Rh123與ZnO-CdS-GO復(fù)合物的作用原理圖；

圖5是使用計(jì)時(shí)電流法（i-t）檢測汞離子的濃度的電流與時(shí)間關(guān)系圖；

圖6是使用計(jì)時(shí)電流法（i-t）檢測汞離子的濃度的電流與汞離子的濃度關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

步驟一、將5.2-5.8克氯化鋅（2.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）溶解在180-250毫升去離子水中，加熱至90℃，緩慢攪拌下逐滴加入0.5-1.1克氫氧化鈉（15 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），持續(xù)加熱攪拌1小時(shí)，反應(yīng)物冷卻至室溫，沉淀分離，去離子水洗滌沉淀物數(shù)次，用硝酸銀（2 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）檢測氯化鈉直至完全移除，凈化后的氧化鋅分散到異丙醇中，超聲10分鐘。離心收集，置于馬弗爐中350℃煅燒3小時(shí)，制得氧化鋅納米顆粒；

步驟二、將0.5-0.58克乙酸鎘（2 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）溶于220-280毫升去離子水，攪拌下加入0.25-0.28毫升巰基乙酸（1 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），用5摩爾/升的氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液pH至11.5，加入0.43-0.51克硫化鈉（2 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)），持續(xù)攪拌至變?yōu)辄S色懸浮液，離心分離，用去離子水、乙醇各清洗三次，得到固體樣品，樣品在真空干燥箱60℃下干燥2小時(shí)，即得硫化鎘；

步驟三、取氧化石墨烯0.07-0.13克（1 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）加7-13毫升去離子水超聲2小時(shí)，得懸浮液，將步驟一、二制備的0.45-0.51克氧化鋅納米顆粒（4 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）與0.45-0.51克硫化鎘（4 %，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）加入懸浮液中，混合物水熱處理48小時(shí)，合成的樣品用水、乙醇清洗數(shù)次，離心收集得到的固體50℃真空干燥4小時(shí)，得ZnO-CdS-GO復(fù)合物。

利用制備的ZnO-CdS-GO復(fù)合物檢測汞離子的方法，首先將氧化銦錫電極分別在丙酮，1摩爾/升的氫氧化鈉溶液，去離子水中超聲清洗15分鐘，在80℃干燥箱中干燥12小時(shí)，即得到干凈的氧化銦錫電極。將超聲后的ZnO-CdS-GO滴在干凈的氧化銦錫電極上，靜置1小時(shí)，然后將DNA1溶液滴在電極上，4℃下孵育1小時(shí)，用PBS溶液清洗，移除未固定的DNA1，繼續(xù)孵育MEA溶液1小時(shí)，鎖定未結(jié)合的活性位點(diǎn)，滴加EDC與NHS的混合溶液，室溫孵育1小時(shí)后，加Rh123用于標(biāo)記DNA1，隨后電極孵育Au-DNA2的混合液1小時(shí)，以使DNA1與Au-DNA2雜交，用PBS溶液清洗后，構(gòu)成光電化學(xué)DNA傳感器，利用光電化學(xué)DNA傳感器37℃下孵育0皮摩爾/升、2.5皮摩爾/升、5皮摩爾/升、10皮摩爾/升、25皮摩爾/升、50皮摩爾/升、100皮摩爾/升、250皮摩爾/升、500皮摩爾/升、1鈉摩爾/升、2.5鈉摩爾/升的汞離子，通過計(jì)時(shí)電流法（i-t）（使用CHI-660E電化學(xué)工作站的計(jì)時(shí)電流法（i-t））檢測汞離子的濃度。

將光電化學(xué)傳感器使用計(jì)時(shí)電流法（i-t）檢測汞離子的濃度是指，將光電化學(xué)傳感器在磷酸濃度為0.2毫摩爾/升、pH為7.0的溶液中在0 – 50秒進(jìn)行測試，光電化學(xué)傳感器對汞離子是非線性吸附，如圖5所示，當(dāng)汞離子的濃度在0 – 2.5皮摩爾/升時(shí)，觀察到空白緩沖液的電流信號近似0.22微安，當(dāng)汞離子的濃度在2.5皮摩爾/升時(shí)，得到的電流信號開始大于0.22微安，汞離子的濃度檢測范圍是2.5皮摩爾/升到2.5納摩爾/升，如圖6所示，在此范圍內(nèi)，汞離子的濃度與電流信號成線性相關(guān)性，其線性相關(guān)系數(shù)平方R²是0.992，對應(yīng)的線性方程為y = 0.0034x +0.49665 （R² = 0.992， n = 24，n為試驗(yàn)次數(shù)），其中，x是汞離子的濃度，單位是皮摩爾/升，y是檢測的電流信號，單位是微安。其最低檢測限為0.5皮摩爾/升(信噪比為3)，與其它檢測方法相比，構(gòu)建的光電化學(xué)免疫傳感器具有較低的檢測限和較寬的檢測范圍（R是線性相關(guān)系數(shù)，R²是線性相關(guān)系數(shù)的平方，n代表的是實(shí)驗(yàn)次數(shù)）。

汞離子濃度與電流信號的對應(yīng)關(guān)系如下表所示

實(shí)際樣品分析

用構(gòu)建的電化學(xué)傳感器檢測自來水中添加的汞離子，添加的汞離子濃度分別為10皮摩爾/升、100皮摩爾/升、1納摩爾/升，由線性相關(guān)方程y = 0.0034x +0.49665計(jì)算得到自來水中的汞離子濃度分別為9.81皮摩爾/升、118.63皮摩爾/升、0.97納摩爾/升，回收率為98.1%、118.6%、97.2%，證明該傳感器可以用來檢測實(shí)際環(huán)境水樣品中的汞離子濃度。

專一性分析

將制得的電化學(xué)傳感器分別在空白緩沖溶液、5微摩爾/升的不同干擾物質(zhì)（Fe²⁺，Mg²⁺, Ca²⁺，Co²⁺，Zn²⁺，Na⁺，K⁺）的緩沖溶液中孵育1小時(shí)后，用磷酸緩沖溶液充分洗滌，然后檢測其電流信號，構(gòu)建的光電化學(xué)傳感器與上述七五種干擾物質(zhì)作用后的峰電流信號變化均很小，約為0.25微安左右。和空白組比較，干擾物質(zhì)產(chǎn)生的電流變化小于5%。相反，當(dāng)構(gòu)建的電化學(xué)傳感器與5納摩爾/升的汞離子作用時(shí)，峰電流變化顯著，為8.83微安。說明由ZnO-CdS-GO復(fù)合物構(gòu)建的光電化學(xué)傳感器對檢測汞離子有較好的專一性。