想要有效预防水质重金属污染，相关技术人员要围绕水质重金属污染程度制定出针对性的治理方案，水质重金属检测直接影响到水环境的治理水平。本文重点介绍下微电极阵列、微丝电极、纳米电极的制备与检测技术。


微电极阵列


单个微电极的电流较低，由大量微电极共同组成的传感器阵列，能够让电流信号翻倍，因此经常采用微电极阵列控制好微电极之间的距离，避免出现微电极扩散层重叠问题，充分发挥出微电极的传质能力。在进行微电极阵列设计的过程中，采用的微加工工艺主要负责沉积薄膜和图形生成两大工作，通常采用蒸发、光刻、氧化、电镀等多种形式。


蒸发工艺分为真空蒸发和电子蒸发，真空蒸发需要选择电加热与沉积得到的金属丝，金属冷凝会在基底的表面区域形成薄膜，或者通过电子束蒸发改变材料形成蒸汽，受到蒸发温度的影响沉积在基底。通过蒸发处理，沉积金属通过直流和射频驱动的方式，加速惰性离子，产生高能量等离子进行溅射沉积处理。激光沉积作为一种新型的薄膜沉积技术，借助激光术与靶材之间的相互作用力，将等离子体在基底区域沉积成膜，通常被应用到具有合成成分的薄膜制造中，传统的物理沉积法虽然能够解决薄膜生成问题，但同样存在许多缺点和不足，采用化学沉积法，能够激活物质气体，通过化学反应沉积形成固体薄膜。与物理沉积法相比温度较低，薄膜的厚度更加符合标准，薄膜十分均匀，能够降低对基底的损伤，整体操作过程更为便捷。


微丝电极


微电极具有与常规电极不同的电化学特性，微丝电极的有效应用能够实现对水质中汞和铜的电化学检测，在电极制备的过程中将金丝放置在微量吸管中，将铜丝与金丝进行有效连接，使金丝穿过微管，在石英炉中进行尖端溶化，保证金丝的密封性，在微丝电极处理阶段不需要进行抛光处理，将微丝电极放入到乙醇中进行超声清洗，在完成去离子水冲洗后，借助循环伏安扫描直到生成稳定的伏安曲线。例如：利用微丝电极进行水质金属三价砷的质量检测，观察三价砷的溶出伏安曲线，对比标准工作曲线进行样品扫描，按照检测步骤确定富集时间，通过对伏安曲线峰位观察，分析在一定范围内的线性关系。微丝电极具有较低的检测下限，能够实现多种重金属的同时检测，观察实验阶段残余电流，降低检测数值干扰，微丝电极的制备过程十分简便。

纳米电极


纳米电极整体尺寸不存在明确定义，纳米电极作为电化学传感器研究的重要领域，当电极尺寸减小到纳米时，会增加微电极的制作难度，释放出的信号较弱，检测过程会受到不同因素的干扰，纳米材料和纳米电极制备方法的创新研发，提高了实验仪器的整体性能。纳米电极的应用优势在于，不会对被检测生物造成损伤，传质速度较快，可以作为电化学反应中速率常数的测量工具，纳米生物传感器中纳米电极的应用渐受到人们的关注。在进行纳米电极制备阶段进行纳米电解，目前纳米电极的制备已经形成了环形、圆盘形等多种形状，将金属丝在腐蚀液中，加工处理纳米针尖，纳米电极阵列的制备方法具有多样性的发展特点，可以通过电沉积进行金属沉积。


在微电极中纳米电极的表征无法采用传统的光学显微镜表征法，由于分辨率不足无法得到准确的观察结果，纳米电极主要采用电子显微镜和电化学的方式进行表征呈现，在观测阶段通常会造成不同程度的电极破坏，因此无法大规模常规性使用。通过电化学表征法借助氧化还原体系判断电极表面的形态，在进行纳米带电极阵列研发阶段，在电极之间安装绝缘材料，避免电极之间受到干扰。为了降低电极污染需要保证前端齐平，电极的尖端区域作为电极工作的重要区域，需要定期进行养护，采用惰性材料进行基底层制作，电极材料以贵金属和金属合金为主，通过微加工工艺的有效应用，制备纳米带电极阵列。