本發(fā)明屬于電化學金屬離子檢測，具體涉及一種抗多離子干擾的水體鎳離子微流控芯片檢測方法。

背景技術：

1、重金屬元素在化學元素周期表中的位置一般處于第3族到第12族的過渡金屬區(qū)，例如鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎘等，其原子密度通常等于或者大于5kg/dm3。重金屬大約有45種，在這些重金屬元素中有鋅、鐵、錳等生命活動所必需的微量元素，但大部分重金屬如鎘、汞、鉛等不是生命活動所必需的，而且在超過一定濃度之后會對動植物的正常生命活動造成嚴重危害。

2、鎳是一種重金屬元素，地球上的鎳資源大部分以鎳鐵合金的形式集中分布于地核深部，其余主要以化合物的形式分布在地表的各處鎳礦之中。此外，鎳在自然界中也廣泛存在，參與多種生化反應，是生物體的必需的微量元素之一，在地球的化學循環(huán)中發(fā)揮著重要作用。由于鎳的高度磨光和抗腐蝕等特性，鎳被廣泛應用于電鍍、合金及催化劑等領域，在工業(yè)生產中發(fā)揮著舉足輕重的作用。鎳可以通過自然環(huán)境變化、工業(yè)處理廢物排放和生活用品的接觸等方式進入到人們的生活環(huán)境中。

3、鎳作為一種重金屬元素，也具備重金屬元素的普遍特性：持久性、富集性和毒害性。由于重金屬的難治理和不易回收，其在環(huán)境中會滯留較長時間，動植物接觸重金屬的機會大幅提高。重金屬會通過食物鏈在植物、動物和人體器官中發(fā)生積累，當重金屬濃度達到一定范圍后，就會對生物體產生毒害。雖然鎳是一種中等毒性元素，但上述特性會放大鎳對人體產生的危害，它會導致人體產生一系列健康問題，如鎳血癥、呼吸系統(tǒng)癌癥、急性肺炎和哮喘。此外，它還會對血液、腎臟、呼吸系統(tǒng)和中樞神經系統(tǒng)產生嚴重影響。因此，檢測生活環(huán)境中的鎳含量與人們的生命健康安全息息相關。

4、目前，重金屬的主要檢測方法有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體質譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、熒光比色法和電化學法。前三種方法因為儀器昂貴，操作人員專業(yè)性要求高，檢測時間過長，在應用上受到限制；而熒光比色法則因為檢測精度和檢測范圍不足等原因，在檢測結果上不盡人意。在這些方法中，電化學檢測方法具有靈敏度高、選擇性強、成本效益高、體積要求小和檢測快速等優(yōu)點，因此，使用電化學技術檢測重金屬被越來越多地應用于各種場景。

5、吸附差分脈沖溶出伏安(addpsv)法是電化學的常用技術之一，具有檢測限低、分辨率高和背景噪聲低等優(yōu)點，經常使用在水體檢測中的痕跡離子檢測領域。其原理是先將待測物質吸附到電極表面，再在電極表面施加一個反向脈沖掃描電壓，使待測物質溶出，根據(jù)溶出曲線對待測物質進行定性或定量分析。但是因為鎳的還原可逆性差，而且一旦還原又極易與共沉積金屬生成互化物，因而不利于定量檢測。丁二酮肟(dmg)是一種絡合劑，在電化學和光譜技術中常用作選擇性識別鎳離子的試劑。在檢測鎳離子的溶液中加入絡合劑dmg可以克服上述困難，但溶液中存在的干擾離子會影響實驗的檢測效果。微流控技術是一種通過微型通道控制微量液體流動的技術，利用流體力學和材料科學原理，能夠在微米甚至納米尺度上精確操控小體積液體。其基本原理是通過微型結構設計，將流體分為微小的流動單元，以實現(xiàn)高效的混合、分離和反應。微流控技術的特點包括：高通量、低樣本消耗、快速反應時間和高度集成化。這些優(yōu)點使其在生物醫(yī)學、化學分析、環(huán)境監(jiān)測等領域得到了廣泛應用。微流控技術憑借其獨特的優(yōu)勢，為多個領域帶來了創(chuàng)新和變革，是現(xiàn)代科學研究和應用中的重要工具。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是提供一種抗多離子干擾的水體鎳離子微流控芯片檢測方法，旨在解決現(xiàn)有的鎳離子檢測技術中存在干擾離子影響的缺陷。通過電化學技術與微流控技術的結合為重金屬離子的檢測提供了一種高效、靈敏且便捷的方法，在此基礎上，掩蔽劑和絡合劑的使用可以讓鎳離子的檢測結果更加準確，在復雜水體中目標重金屬離子原位監(jiān)測方面具有良好的應用前景。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出下列技術方案：

3、本發(fā)明提供了一種抗多離子干擾的水體鎳離子微流控芯片檢測方法，包括以下步驟：

4、(1)向待測溶液中加入氨水，攪拌均勻，使待測溶液的ph值為9.0至9.2；

5、(2)將步驟(1)加入氨水后的待測溶液和掩蔽劑naf溶液在微流控芯片中混合均勻；

6、(3)混合均勻的溶液進入檢測區(qū)，所述檢測區(qū)預埋絡合劑dmg；

7、(4)對檢測區(qū)的溶液使用三電極體系結合電化學工作站的吸附差分脈沖溶出伏安(addpsv)法進行檢測，根據(jù)檢測信號和標準曲線的對應關系，計算出待測溶液中的鎳離子濃度。

8、上述技術方案中，進一步地，所述氨水的濃度范圍為0.1～1mol/l。

9、上述技術方案中，進一步地，所述掩蔽劑naf溶液的濃度范圍為4×10-4～0.8mol/l，溶劑是去離子水。

10、上述技術方案中，進一步地，所述絡合劑dmg溶液的濃度范圍為5×10-5～5×10-3mol/l，溶劑是甲醇。

11、上述技術方案中，進一步地，所述的三電極體系為絲網印刷電極。

12、上述技術方案中，進一步地，所述的吸附差分脈沖溶出伏安(addpsv)法的參數(shù)設置為：吸附電位為-0.4～-0.9v，吸附時間120s～200s，靜置時間5s，開始電位-0.7v，結束電位-1.3v，電位增量1mv，脈沖電位0.1v，脈沖寬度50ms，脈沖周期0.5s，采樣寬度15ms。

13、上述技術方案中，進一步地，所述的檢測信號和標準曲線的對應關系是指：在1μmol/l～10μmol/l的ni2+濃度范圍內，檢測信號的峰值電流和離子濃度的線性回歸方程為y(μa)＝4.96801+0.817302*x(μmol/l)。

14、上述技術方案中，進一步地，所述微流控芯片包括鍵合在一起的下層基底層和上層蓋片層，所述蓋片層一側設置有樣本驅動氣孔、樣品槽、樣品定位槽，在蓋片層另一側與驅動氣孔、樣品槽、樣品定位槽相對的位置分別設置掩蔽劑驅動氣孔、掩蔽劑槽、掩蔽劑定位槽；所述蓋片層在樣品定位槽和掩蔽劑定位槽相匯合處設有混合通道，所述混合通道連通至檢測區(qū)；所述樣品槽、樣品定位槽，掩蔽劑槽、掩蔽劑定位槽、混合通道、檢測區(qū)均設置在蓋片層上與基底層相對的一側；所述基底層上與蓋片層相對的一側設有樣品通道和掩蔽劑通道；基底層和蓋片層鍵合之后，樣品通道連通樣品槽和樣品定位槽，掩蔽劑通道連通掩蔽劑槽和掩蔽劑定位槽；

15、所述三電極體系為絲絲網印刷電極，由工作電極、對電極、參比電極和三個電極接口組成；三個電極接口一端分別連接工作電極、對電極、參比電極另一端連接電化學工作站；

16、所述微流控芯片的檢測區(qū)和工作電極相對，當下層基底層和上層蓋片層鍵合之后，微流控芯片和電極同時鍵合在一起。

17、上述技術方案中，進一步地，待測溶液置于樣品槽中，掩蔽劑naf溶液置于掩蔽劑槽中，絡合劑dmg溶液置于檢測區(qū)，通過樣本驅動氣孔和掩蔽劑驅動氣孔，待測溶液和掩蔽劑naf溶液勻速通過樣品通道和掩蔽劑通道，并在混合通道處混合均勻，之后進入預埋絡合劑dmg的檢測區(qū)，在絲網印刷電極上進行吸附差分脈沖溶出伏安法檢測。

18、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果：

19、本發(fā)明提供的一種抗多離子干擾的水體鎳離子微流控芯片檢測方法，通過在微流控芯片中將復雜水體和掩蔽劑naf混合均勻，可以對復雜水體中存在的co2+、fe3+和cu2+進行掩蔽，后續(xù)通過對絡合劑dmg和ni2+反應產生的絡合物進行電化學檢測，實現(xiàn)了在含有co2+、fe3+和cu2+干擾離子的復雜水體中對ni2+的檢測，提高了定量檢測ni2+含量的準確性。