玻碳(GC)作為痕量重金屬分析的固體電極材料有著悠久的歷史。一般來(lái)說(shuō)，GC 是具有非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的碳，類似于玻璃或陶瓷，但不同于晶體結(jié)構(gòu)的石墨或金剛石。除了高溫穩(wěn)定性和類似于石英的硬度等特性外，玻碳的化學(xué)惰性很強(qiáng)，電阻很低，因此是一種多用途的電極材料。

 

 

旋轉(zhuǎn)圓盤電極(RDE)由兩部分組成：不同材料制成的電極頭和驅(qū)動(dòng)軸。只需將電極頭擰到軸上(圖1)，即可組裝整個(gè)工作電極。

 

瑞士萬(wàn)通的玻碳電極采用無(wú)縫設(shè)計(jì)，制作時(shí)直接將玻碳棒固定在熔融態(tài)的玻璃中。這種設(shè)計(jì)使得電極頭對(duì)大多數(shù)化學(xué)品和溶劑具有極佳的惰性，并保證測(cè)量具有極好的再現(xiàn)性。

 

 

對(duì)于痕量重金屬應(yīng)用來(lái)說(shuō)，玻碳電極需要用金屬膜進(jìn)行修飾，通常是汞或鉍。鍍膜過(guò)程十分簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)即可完成。鍍膜溶液可以很容易地從市售金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液制備。

 

一旦薄膜鍍?cè)诓Ｌ茧姌O上，即可使用同一薄膜進(jìn)行多次測(cè)定。當(dāng)性能發(fā)生衰減，只需擦掉耗盡的薄膜并鍍上新的薄膜即可，而玻碳電極本身可以使用很長(zhǎng)時(shí)間。

 

使用玻碳電極的應(yīng)用具有極好的再現(xiàn)性和穩(wěn)定性，且檢測(cè)限非常低。

 

玻碳旋轉(zhuǎn)圓盤電極的典型應(yīng)用

 

 

使用玻碳旋轉(zhuǎn)圓盤電極可同時(shí)檢測(cè)痕量的鎳和鈷。該電極允許檢測(cè)低至 β(Ni)=0.05µg/L 和 β(Co)=0.03µg/L 的濃度。在該應(yīng)用中，用鉍膜對(duì)電極進(jìn)行修飾。采用絡(luò)合劑 DMG (丁二酮肟）通過(guò)吸附溶出伏安法(AdSV)測(cè)定鎳和鈷。

 

另外，一次鍍膜可以進(jìn)行多次測(cè)定。我們對(duì) β(Ni)=0.5µg/L 和 β(Co)=0.5µg/L 的樣品連續(xù)進(jìn)行20次測(cè)定，鎳的平均回收率為105%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為2.0%。鈷的回收率為112%， RSD 為3.3%。除了高靈敏度外，還顯示出了極好的重復(fù)性。

 

 

飲用水中鎘和鉛中毒的風(fēng)險(xiǎn)以及測(cè)定這兩種元素的重要性已經(jīng)在本系列之前的文章中討論過(guò)。世界衛(wèi)生組織(WHO)給出的鎘和鉛的指導(dǎo)值分別為 3µg/L 和 10µg/L 。使用玻碳電極，測(cè)定更加靈敏，在30s的沉積時(shí)間內(nèi)，鎘和鉛的檢出限可分別達(dá)到 0.02µg/L 和 0.05µg/L 。隨著沉積時(shí)間的增加，該限值可以進(jìn)一步降低。

 

在該應(yīng)用中，需要在玻碳電極上鍍一層汞膜，采用陽(yáng)極溶出伏安法(ASV)測(cè)定。

 

 

鉻在世界衛(wèi)生組織(WHO)的飲用水指導(dǎo)值為 50µg/L ，這通常指總鉻濃度。但鉻(III)和鉻(VI)之間的毒性存在顯著差異，即使是很小劑量的六價(jià)鉻也是有毒和致癌的。

 

使用經(jīng)汞膜修飾的玻碳電極，可以檢測(cè)低至0.05µg/L 的鉻(VI)濃度。用 DTPA (二乙烯三胺五乙酸)作為絡(luò)合劑，通過(guò)吸附溶出伏安法(AdSV)測(cè)定。

 

上述所有應(yīng)用程序都可以通過(guò) 884 專業(yè)型伏安極譜儀手動(dòng)執(zhí)行，也可以通過(guò)自動(dòng)化配置運(yùn)行小樣本量自動(dòng)測(cè)試。