卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备方法及非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法
阅读：1042发布：2020-07-02
专利汇可以提供卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备方法及非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开卟啉敏化剂与多壁 碳 纳米管 纳米 复合材料 的制备方法及非酶电化学 传感器 ，羧基化多壁 碳纳米管 混合液 制备；四正辛基溴化铵混合液的制备；卟啉敏化剂混合液制备；卟啉敏化剂与 多壁碳纳米管 纳米复合材料的制备。以 抗坏血酸 为检测对象，通过循环 伏安法 和计时 电流 法研究了该传感器对AA的催化能 力 和电化学行为，TOAB/YD/MC/GCE复合修饰的非酶传感器对AA的催化在3.3-1853.5μM线性范围内，灵敏度高达19.16μA/mM，检出限为0.124μM。而且，由于TOAB的疏 水 性，该传感器性能稳定、重现性和选择性好，使其在实际样品、食品、临床诊断和医药等领域具有较大的应用潜力。，下面是卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备方法及非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法专利的具体信息内容。
1.卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:
(1)羧基化多壁碳纳米管MC混合液制备:将羧基化多壁碳纳米管MC加入到蒸馏水中,超声直至羧基化多壁碳纳米管MC与蒸馏水混合均匀；
(2)四正辛基溴化铵TOAB混合液的制备：取四正辛基溴化铵TOAB，溶解于甲苯中；
(3)卟啉敏化剂YD混合液制备:取卟啉敏化剂YD溶解于甲苯中，并保存在棕色试剂瓶中；
(4)卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备：取步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)制备的羧基化多壁碳纳米管MC混合液、四正辛基溴化铵TOAB混合液和卟啉敏化剂YD混合液置于离心管中，超声分散，得到卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，羧基化多壁碳纳米管MC混合液、四正辛基溴化铵TOAB混合液和卟啉敏化剂YD混合液，超声分散的时间为30min。
3.根据权利要求2所述的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，混合后的羧基化多壁碳纳米管MC的浓度为0.54-5.4mg/mL；混合后四正辛基溴化铵TOAB的浓度为0.54-4.9mg/mL；混合后卟啉敏化剂YD的浓度为0.32-0.97mg/mL。
4.根据权利要求3所述的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，混合后的羧基化多壁碳纳米管(MC)的浓度为0.54mg/mL；混合后的四正辛基溴化铵TOAB的浓度为2.7mg/mL；混合后的卟啉敏化剂YD的浓度为0.52mg/mL。
5.非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(2-1)采用权利要求1-4任一所述的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备电化学传感器；
(2-2)将步骤(2-1)所制备的电化学传感器置于电解质溶液中，采用循环伏安法和计时电流法对抗坏血酸AA进行检测。
6.根据权利要求5所述的非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，其特征在于，在步骤(2-1)中，取权利要求1-4任一所制备的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料10μL，采用滴涂的方式修饰到经过处理的玻碳电极GCE上，室温下晾干，得到TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器；玻碳电极GCE的处理方法为：用粒度为0.05μm抛光粉Al2O3打磨玻碳电极GCE，直至表面抛光成镜面为止，再用超纯水清洗；然后将电极依次于体积分数为50％硝酸水溶液、无水乙醇、超纯水中各自超声30秒，再用大量超纯水冲洗；最后，用氮气吹干电极表面，待用。
7.根据权利要求5所述的非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，其特征在于，在步骤(2-2)中，所述电解质溶液为PBS溶液、HAC-AC缓冲液、柠檬酸钠溶液、Tris-HCl或氯化钾溶液的一种或多种；所述电解质溶液的pH值为4-9.03。
8.根据权利要求7所述的非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，其特征在于，所述电解质溶液为PBS溶液，pH为7.0，PBS溶液的浓度为0.1mol/L。
9.根据权利要求5所述的非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，其特征在于，在步骤(2-2)中，所述循环伏安法的电位范围为-1.3-1.0V，扫描速率为0.04V/s-0.30V/s；所述计时电流法的应用电位为0.04V-0.60V。
10.根据权利要求9所述的非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，其特征在于，所述计时电流法的应用电位为0.40V。
卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备方法及非酶电
技术领域
背景技术
[0002] 酶电化学传感器是一种生物传感器，它的电化学电极具有较高的灵敏度和选择性，可以在混样中直接测定。但酶传感器摆脱不了酶所固有的不稳定的缺点，如pH、温度、湿度和对氧气的依赖性，从而限制了酶电化学传感器在各个领域的应用范围，同时也影响传感器的使用寿命和结果检测的准确性。因此，非酶电化学传感器的研究和应用成为一个焦点，特别是电流型的非酶电化学传感器。碳纳米管(carbon nanotubes，CNTs)是一种重要的无机纳米粒，包括单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)。MWCNTs具有较大的比表面积，快速地传质能力以及优良的电子传输功能，它以其独特的结构、电子特性、机械性能和化学稳定性一时间成为全世界的研究热点之一。但由于MWCNTs具有巨大的分子量和很强的化学惰性,使其很难与其它分子稳定均匀地复合。我们则通过有机共价化学修饰和有机非共价化学修饰的方法使其结构发生改变，进而产生一些具有活性的官能团。卟啉敏化剂(YD2-o-C8，简写为YD)是生物体内一种广泛存在的物质，因具有特殊的结构，易发生有氧化还原反应，络合反应，配体交换反应等，使其在模拟生物体内的催化反应中表现出优良的催化性能，进而在实现模拟生物催化的研究领域中成为热点。
[0003] 为了改善电子传递的动力学过程，增强电化学传感器的响应程度，很多新型的纳米材料被广泛应用。MWCNTs是一种良好的新型电极修饰材料，具有优越的电子和机械性能，极高的导热系数，以及特殊的表面积。YD则具有较高的化学稳定性和可调节结构性能，在电子转换中有着广泛的应用，但由于受不溶性特性的限制，YD很难在水溶液中实现电化学反应且很少应用于电化学传感器领域。
[0004] 本发明在国家自然科学基金重点研究计划培育项目(91643113)，阜阳市政府-阜阳师范学院横向合作项目(XDHX201701，XDHX201704)，安徽省自然科学基金(1708085MB43)，安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016193)，安徽省高等学校质量工程教学研究重点项目(2016jyxm0749)等项目的支持下，对卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料在非酶电化学传感器中的应用进行了研究。
发明内容
[0005] 为此，本发明所要解决的技术问题在于提供了一种能够用于抗坏血酸检测的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备方法及利用非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法。
[0006] 为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
[0007] 卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤:
[0008] (1)羧基化多壁碳纳米管MC混合液制备:将羧基化多壁碳纳米管MC加入到蒸馏水中,超声直至羧基化多壁碳纳米管MC与蒸馏水混合均匀；
[0009] (2)四正辛基溴化铵TOAB混合液的制备：取四正辛基溴化铵TOAB，溶解于甲苯中；
[0010] (3)卟啉敏化剂YD混合液制备:取卟啉敏化剂YD溶解于甲苯中，并保存在棕色试剂瓶中；
[0011] (4)卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备：取步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)制备的羧基化多壁碳纳米管MC混合液、四正辛基溴化铵TOAB混合液和卟啉敏化剂YD混合液置于离心管中，超声分散，得到卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料。
[0012] 上述卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，在步骤(4)中，羧基化多壁碳纳米管MC混合液、四正辛基溴化铵TOAB混合液和卟啉敏化剂YD混合液，超声分散的时间为30min。
[0013] 上述卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，在步骤(4)中，混合后的羧基化多壁碳纳米管MC的浓度为0.54-5.4mg/mL；混合后四正辛基溴化铵TOAB的浓度为0.54-4.9mg/mL；混合后卟啉敏化剂YD的浓度为0.32-0.97mg/mL。
[0014] 上述卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备方法，在步骤(4)中，混合后的羧基化多壁碳纳米管(MC)的浓度为0.54mg/mL；混合后的四正辛基溴化铵TOAB的浓度为2.7mg/mL；混合后的卟啉敏化剂YD的浓度为0.52mg/mL。
[0015] 非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，包括如下步骤：
[0016] (2-1)采用上述的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料制备电化学传感器；
[0018] 上述酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，在步骤(2-1)中，取上述所制备的卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料10μL，采用滴涂的方式修饰到经过处理的玻碳电极GCE上，室温下晾干，得到TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器；玻碳电极GCE的处理方法为：用粒度为0.05μm抛光粉Al2O3打磨玻碳电极GCE，直至表面抛光成镜面为止，再用超纯水清洗；然后将电极依次于体积分数为50％硝酸水溶液、无水乙醇、超纯水中各自超声30秒，再用大量超纯水冲洗；最后，用氮气吹干电极表面，待用。
[0019] 上述非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，在步骤(2-2)中，所述电解质溶液为PBS溶液、HAC-AC缓冲液、柠檬酸钠溶液、Tris-HCl或氯化钾溶液的一种或多种；所述电解质溶液的pH值为4-9.03。
[0020] 上述非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，所述电解质溶液为PBS溶液，pH为7.0，PBS溶液的浓度为0.1mol/L。
[0021] 上述非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，在步骤(2-2)中，所述循环伏安法的电位范围为-1.3-1.0V，扫描速率为0.04V/s-0.30V/s；所述计时电流法的应用电位为0.04V-0.60V。
[0022] 上述非酶电化学传感器检测抗坏血酸的方法，所述计时电流法的应用电位为0.40V。
[0023] 本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
[0024] 本发明在国家自然科学基金重点研究计划培育项目(91643113)，阜阳市政府-阜阳师范学院横向合作项目(XDHX201701，XDHX201704)，安徽省自然科学基金(1708085MB43)，安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016193)，安徽省高等学校质量工程教学研究重点项目(2016jyxm0749)等项目的支持下，对卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料在非酶电化学传感器中的应用进行了研究；利用一种电子中间介体TOAB将MWCNTs与YD复合修饰于电极上，构建成一种新型的电化学传感器，以期得到电传感器的各项性能如较大的电极比表面积，优良的电极导电性，较大的电子传递速率以及电极反应活性，进而更好的帮助我们对非酶传感器性质的研究。
[0025] 利用四正辛基溴化铵(TOAB)将羧基化多壁碳纳米管(MWCNT-COOH，简写为MC)与卟啉敏化剂(YD2-o-C8，简写为YD)复合并修饰于玻碳电极表面，制备成一种非酶电化学传感器(TOAB/YD/MC/GCE)。以抗坏血酸(AA)为检测对象，通过循环伏安法和计时电流法研究了该传感器对AA的催化能力和电化学行为，明确了YD在修饰电极表面的氧化还原机理，证明该传感器对抗坏血酸有良好的催化能力。TOAB/YD/MC/GCE复合修饰的非酶传感器对AA的催化在3.3-1853.5μM线性范围内，灵敏度高达19.16μA/mM，检出限为0.124μM。而且，由于TOAB的疏水性，该传感器性能稳定、重现性和选择性好，使其在实际样品、食品、临床诊断和医药等领域具有较大的应用潜力。附图说明
[0026] 图1本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料所制备的电极的各个修饰阶段的玻碳电极在0.1M PBS溶液中的循环伏安曲线；
[0027] 图2(A)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料所制备的电极的紫外光谱图；
[0028] 图2(B)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料所制备的电极的荧光光谱图；
[0029] 图2(C)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料所制备的电极的红外光谱图；
[0030] 图3(A)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料电化学传感器在不同扫速下的循环伏安图，(扫速从内到外依次0.04、0.06、0.08、0.1、0.14、0.18、0.22、0.26、0.30V/s)；
[0031] 图3(B)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料电化学传感器在不同扫速下的循环伏安图的为峰电流与扫速的平方根的关系曲线(第一氧化还原峰)；
[0032] 图3(C)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料电化学传感器在不同扫速下的循环伏安图的为峰电流与扫速的平方根的关系曲线(第二氧化还原峰)；
[0033] 图4(A)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料电化学传感器加入不同浓度的TOAB的循环伏安图；(a-4.9b-3.8c-2.7d-1.6e-0.54mg/mL)；
[0034] 图4(B)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料电化学传感器加入不同浓度的YD的循环伏安图；(a-0.97b-0.72c-0.52d-0.32mg/mL)；
[0035] 图4(C)本发明卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料电化学传感器加入不同浓度的MC的循环伏安图；(a-0.54b-1.6c-2.7d-3.8e-4.9f-5.4mg/mL)；
[0036] 图5(A)本发明TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在不同电解质溶液中的循环伏安图；
[0037] 图5(B)本发明TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在不同pH的PBS缓冲液中的循环伏安图；
[0038] 图6本发明TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中连续加入不同浓度的抗坏血酸i-t曲线；
[0039] 图7(A)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中加入浓度抗坏血酸的循环伏安响应图(a-0.198mM、b-0.582mM、c-1.132mM、d-1.812mM)；
[0040] 图7(B)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中连续加入不同浓度的抗坏血酸的i-t曲线以及抗坏血酸的校准曲线；
[0041] 图8(A)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中连续加入不同物质测定的安培电流—时间曲线(电位为0.40V，依次加入6.67μM AA、20μM CaCl2、20μM MgCl2、20μM NH4Cl、20μM NaNO2、6.67μM AA、20μM Na2CO3、20μM Na2SO4、20μM NaF、20μM KBr、20μM KIO3、20μM Na2SO3、20μM NaNO3、6.67μM AA)；
[0042] 图8(B)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中连续加入不同物质测定的安培电流—时间曲线(电位为0.40V，依次加入6.67μM AA、醋酸、乙醇、葡萄糖、6.67μMAA、过氧化氢、盐酸羟胺、尿酸、多巴胺、6.67μM AA)；
[0043] 图9(A)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中检测对抗坏血酸催化的重现性的i-t曲线图(电位为0.40V，单根电极重现性)；
[0044] 图9(B)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中检测对抗坏血酸催化的重现性的i-t曲线图(电位为0.40V，多根电极重现性)；
[0045] 图10(A)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中检测对抗坏血酸催化的操作稳定性的i-t曲线图；
[0046] 图10(B)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.1M PBS溶液中检测对抗坏血酸催化的储藏稳定性的i-t曲线图；
[0047] 图11(A)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.40V的电位下向3.00mL 0.1M PBS溶液中加入维生素C溶液与抗坏血酸溶液的安培曲线(维生素C的加入量为38.19μmol/L，抗坏血酸加入量为66.23μmol/L)；
[0048] 图11(B)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.40V的电位下向3.00mL 0.1M PBS溶液中加入维生素C溶液与抗坏血酸溶液的安培曲线(维生素C的加入量为43.44μmol/L，抗坏血酸加入量为66.23μmol/L)；
[0049] 图11(C)本发明的TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器在0.40V的电位下向3.00mL 0.1M PBS溶液中加入维生素C溶液与抗坏血酸溶液的安培曲线(维生素C的加入量为39.49μmol/L，抗坏血酸加入量为66.23μmol/L)。
具体实施方式
[0050] 一、实验部分
[0051] 1.玻碳电极的处理
[0052] 首先，用粒度为0.05μm抛光粉(Al2O3)打磨玻碳电极(GCE)，直至表面抛光成镜面为止，再用大量超纯水清洗。然后将此电极依次于硝酸水溶液(1:1)、无水乙醇、超纯水中各自超声30秒，再用大量超纯水冲洗。最后，用氮气吹干电极表面，待用。
[0053] 2.溶液的配制和修饰电极的制备
[0054] (1)羧基化多壁碳纳米管(MC)混合液制备:称取MC加入到蒸馏水中，超声直至MC与水混合均匀，此为混合液1；
[0055] (2)四正辛基溴化铵(TOAB)混合液的制备：另取TOAB，使其溶解于甲苯中，此为混合液2；
[0056] (3)卟啉敏化剂(YD)混合液制备:取YD，也使其溶解于甲苯并保存在棕色试剂瓶中，此为混合液3；
[0057] (4)卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料的制备：分别抽取上述混合液1，2，3放入一2.00mL离心管中，然后超声分散30min；
[0058] 例如：称取0.0054g MC加入到2.00mL的蒸馏水中，超声直至MC与水混合均匀，此为混合液1；另取0.0109g TOAB，使其溶解于1.00mL甲苯中，此为混合液2；再取0.004g YD，也使其溶解于1.00mL甲苯并保存在棕色试剂瓶中，此为混合液3。分别抽取上述混合液1，2，3为200.00mL、100.00mL、100.00mL放入一2.00mL离心管中，然后超声分散30min。
[0059] (5)取10.00μL三者混合溶液，采用滴涂的方式修饰到上述玻碳电极上，室温下晾干，得到了TOAB/YD/MC/GCE电化学传感器。
[0060] 在步骤(4)中：
[0061] 混合后的羧基化多壁碳纳米管MC的浓度分别为0.54mg/mL、1.6mg/mL、2.7mg/mL、3.8mg/mL和5.4mg/mL；
[0062] 混合后四正辛基溴化铵TOAB的浓度分别为0.54mg/mL、1.6mg/mL、2.7mg/mL、3.8mg/mL和4.9mg/mL；
[0063] 混合后卟啉敏化剂YD的浓度分别为0.32mg/mL、0.52mg/mL、0.72mg/mL和0.97mg/mL。
[0064] 二、实验结果与讨论
[0065] 1.TOAB/YD/MC/GCE修饰电极上的电化学表征
[0066] 如图1所示，为不同修饰物的电化学传感器的循环伏安曲线，我们可以看到：TOAB/YD/MC/GCE修饰电极和TOAB/YD/GCE相比于其它三种复合修饰(TOAB/GCE修饰电极、TOAB/MC/GCE修饰电极和TD/MC/GCE修饰电极)的响应程度来说，其氧化还原可逆性较好，而且峰电流较大。通过图1中第Ⅰ个氧化还原峰和第Ⅱ个氧化还原峰的峰电流的对比，TOAB/YD/MC/GCE传感器的峰电流较TOAB/YD/GCE分别大了3.5mA和5.6mA。从而可以得出TOAB/YD/MC/GCE在0.1M PBS溶液的循环伏安曲线的峰电流响应最灵敏且氧化还原可逆性更好，因此本发明研究的是基于TOAB、YD和MC复合物构建的电化学传感器。
[0067] 2.MC、YD以及MC/YD混合物的光谱表征
[0068] 物质的紫外吸收光谱本质上就是物质中的分子和原子吸收了入射光中的某些特定波长的光能量，相应地发生了分子振动能级跃迁和电子能级跃迁的结果。卟啉中具有多个双键并高度共轭的大π键体系，对可见光有强度吸收。π-π*能级大约位于400nm-700nm对应的可见光谱范围，从而形成特殊的紫外-可见吸收光谱，如图2(A)中向YD中加入MC后，波长从206nm移动到203nm，产生蓝移现象，这是由于YD与MC通过π-π堆积或氢键作用形成了复合物；卟啉化合物具有较好的荧光性能，卟啉的苯环上供电子取代基能增加荧光强度，如图2(B)，从图中看出卟啉单体加入MC后荧光强度降低，也证明了YD与MC形成复合物；红外光谱也属于吸收光谱，是由于化合物分子中的基团吸收特定波长的电磁波引起分子内部的某种振动，用仪器记录对应的吸光度的变化而得到的光谱图。从图2(C)可以看到，3434cm-1-
3445cm-1是由于存在O-H基的伸缩振动，MC/YD系统的频谱显示在2919cm-1有个吸收峰是由于YD中C-H基的延伸振动，1565cm-1和1165cm-1左右显示的吸收峰是YD中C-O-C基的延伸以及C＝O基，C＝C基的拉伸作用，同样也很好地验证了YD与MC复合成一种稳定的复合物。
3445cm-1是由于存在O-H基的伸缩振动，MC/YD系统的频谱显示在2919cm-1有个吸收峰是由于YD中C-H基的延伸振动，1565cm-1和1165cm-1左右显示的吸收峰是YD中C-O-C基的延伸以及C＝O基，C＝C基的拉伸作用，同样也很好地验证了YD与MC复合成一种稳定的复合物。
[0069] 3.TOAB/YD/MC/GCE传感器的电化学测量
[0070] 如图3(A)至图3(C)所示，TOAB/YD/MC修饰的玻碳电极，在不同扫速下的循环伏安行为。如图3(A)，电位范围设置在-1.3～1.0V，当扫描速率由0.04V/s增加到0.30V/s的过程中，各氧化峰和还原峰电位基本保持不变，峰电流逐渐增大。实验证明，在不同扫速下，如果峰电流与扫描速率成正比，则说明修饰电极上进行的电极反应为表面反应过程控制；如果峰电流与扫速的平方根成正比，则说明修饰电极上进行的电极反应为扩散过程控制。通过图3(A)得到图3(B)与图3(C)，可以看出在不同扫描速率下还原峰电流以及氧化峰电流，与扫速的平方根呈良好的线性关系(相关系数为RB＝0.9980，RB＝0.9987)，说明TOAB/YD/MC三者混合所修饰的电极上进行的电极反应为扩散过程。
[0071] 4.实验条件的优化
[0072] 4.1修饰物的量的优化
[0073] 传感器上修饰材料的量对其出峰有一定程度的影响，这里通过循环伏安法分别对TOAB、YD、MC三种修饰物修饰在电极上的不同量进行测定。图4(A)表明滴加在电极表面的TOAB悬浮液的用量，从图中可以看出TOAB浓度从a变化到c时，氧化还原峰的峰电流逐渐增大且氧化还原可逆性趋好；当浓度从c变化到e时，虽然峰电流在增大但明显可以看出氧化还原可逆性变差，从而我们得出在步骤(4)混合后TOAB浓度为2.7mg/mL时为最佳浓度。图4(B)为用循环伏安法测定的悬浮液YD的不同用量时的CV曲线，图4(C)是MC的量化图，通过类同上述分析，可以得出在步骤(4)混合后YD浓度为0.52mg/mL时效果最好，在步骤(4)混合后MC选取其最优量为0.54mg/mL。
[0074] 4.2电解质溶液的选择
[0075] 不同电解质溶液，同一电解质溶液其不同酸碱度对电极的峰电流及电位有很大影响。本发明对电极在PBS溶液、HAC-AC缓冲液、柠檬酸钠溶液、Tris-HCl、氯化钾溶液中的电化学响应进行了研究，如图5(A)，结果表明：电极在PBS溶液中的电化学最灵敏，也最稳定。图5(B)为不同pH的PBS溶液对电极的电化学响应的影响，结果表明：在pH＝7.00时电化学响应最强。因此本实验选择pH＝7.00的PBS缓冲溶液作为后续研究的电解质溶液。
[0076] 4.3应用电位的优化
[0077] TOAB/YD/MC/GCE传感器对抗坏血酸催化的安培曲线测定，其应用电位的选择对其催化响应有很大的影响。将该传感器置于0.1M PBS溶液中，并向其连续加入10.00μL浓度为30mM的抗坏血酸得到如下的安培曲线图6(改变其应用电位，其他条件一致)。当应用电位从
0.04V增大到0.40V时，该电极体系对抗坏血酸的催化响应程度逐渐增强；电位继续增大到
0.60V时，明显可以看出催化响应不稳定，进而得出当应用电位为0.40V时其催化响应效果最明显且很稳定，因此我们选0.40V作为后续研究的应用电位。
0.04V增大到0.40V时，该电极体系对抗坏血酸的催化响应程度逐渐增强；电位继续增大到
0.60V时，明显可以看出催化响应不稳定，进而得出当应用电位为0.40V时其催化响应效果最明显且很稳定，因此我们选0.40V作为后续研究的应用电位。
[0078] 三、传感器对抗坏血酸的电催化实验
[0079] 如图7(A)所示，TOAB/YD/MC/GCE传感器在0.1M PBS溶液中连续加入不同浓度的抗坏血酸，从图中我们可以看出峰Ⅰ的还原峰的峰电流减小，而氧化峰的峰电流在逐渐增大，说明该传感器对抗坏血酸有氧化催化作用。如图7(B)所示为该传感器在0.1M PBS溶液中连续加入不同浓度的抗坏血酸的安培曲线以及由此作出的该传感器对AA催化的校准曲线，从图中可以看出电流随着AA浓度的增加呈线性增长，在3.3μM-1853.5μM线性范围内，灵敏度高达19.1615μA/mM，检出限为1.24×10-4mM，更好地说明了该传感器对AA的催化表现出良好的响应。
[0080] 四、传感器的性能测定
[0081] 1.TOAB/YD/MC/GCE修饰电极对抗坏血酸催化的选择性
[0082] TOAB/YD/MC/GCE传感器对不同物质的催化具有选择性，向0.1M PBS溶液的电解池中依次加入不同物质进行安培曲线测定，观察哪些物质的加入会出现电流响应。如图8所示，当向其中加入6.67μM的AA时，传感器出现较为灵敏的响应，当加入Mg2+、Ca2+、NH4+、CO32-、- - - - 2- - 2-NO2、F、Br、IO3、SO3 、NO3、SO4 、醋酸、乙醇、葡萄糖、过氧化氢、盐酸羟胺、尿酸、多巴胺物质均没有催化且对AA的响应没有产生干扰，进而说明了TOAB/YD/MC/GCE传感器对抗坏血酸有选择性催化作用。
[0083] 2.TOAB/YD/MC/GCE修饰电极对抗坏血酸催化的重现性
[0084] 在3.00mL0.1M PBS向TOAB/YD/MC溶液修饰的电极体系中加入浓度为3.31mM/mL的抗坏血酸进行检测，待反应完后换取PBS溶液重复刚刚的步骤检测平行4次即可，反应结果如图9(A)所示，从图中可知抗坏血酸4次的i-t曲线略有波动，但均表现出对抗坏血酸的催化效果，通过计算，其相对误差为-4.7％，说明TOAB/YD/GCE修饰电极对抗坏血酸的重现性较好；图9(B)为多根电极的重现性实验图，由实验结果计算出其相对误差为-3.8％，同样也说明了该传感器对AA催化的重现性较好。
[0085] 3.TOAB/YD/MC/GCE修饰电极对抗坏血酸催化的稳定性
[0086] 如下图10(A)所示，在0.1M PBS溶液中，对TOAB/YD/MC/GCE传感器进行安培曲线测定，首先加入10mM的抗坏血酸20.00μL，传感器对其有较灵敏的响应。随着该传感器连续使用1h后，再加入等量的抗坏血酸，传感器仍具有明显响应，且重现性较好。由此可见，TOAB/YD/MC/GCE传感器对抗坏血酸的催化具有良好的操作稳定性。如下图(B)所示，TOAB/YD/MC/GCE传感器在PBS溶液中进行安培曲线测定，100s时加入30mM的抗坏血酸10.00μL，传感器出现明显响应。将该电极冲洗干净，放置20天后重复以上安培曲线的测定，由图10(A)和图10(B)可以看出，该传感器对抗坏血酸一直有明显催化响应，且通过计算得到相对平均偏差为2.8％，说明该传感器具有良好的储藏稳定性。
[0087] 五、实际样品的检测
[0088] 取3片医用维生素C片，研磨均匀后称得其质量为0.2914g，溶解于4.00mL超纯水中，以7500r/min离心15min后取1.00mL上清液加4.00mL超纯水稀释。取稀释后的维生素C溶液0.50mL，加1.50mL超纯水继续稀释，所得溶液用备用。向3.00mL0.1M的PBS溶液中依次加入10.00μL上述稀释后的维生素C溶液，10.00μL 20mM抗坏血酸溶液，得到图11(A)-图11(C)(平行三次测量)。利用计时电流法对其进行测定，记录电流值变化，利用线性关系方程计算其加入量，据此算出抗坏血酸的回收率，结果如表1所示。此方法测定抗坏血酸的回收率在95％～105％之间，很好地证明TOAB/YD/MC/GCE修饰电极可以用于实际样品中抗坏血酸的测定。
[0089] 表1抗坏血酸的回收率测定
[0090]
[0091] 本发明在国家自然科学基金重点研究计划培育项目(91643113)，阜阳市政府-阜阳师范学院横向合作项目(XDHX201701，XDHX201704)，安徽省自然科学基金(1708085MB43)，安徽省高校优秀青年人才支持计划重点项目(gxyqZD2016193)，安徽省高等学校质量工程教学研究重点项目(2016jyxm0749)等项目的支持下，对卟啉敏化剂与多壁碳纳米管纳米复合材料在非酶电化学传感器中的应用进行了研究；所制备的TOAB/YD/MC/GCE传感器可用于抗坏血酸AA的检测,检测范围宽,灵敏度高,且该传感器性能稳定、重现性和选择性好，使其在实际样品、食品、临床诊断和医药等领域具有较大的应用潜力。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 一种泡沫镍支撑的多孔过渡金属钴电极及其制备方法和在硼氢化钠电催化氧化中的应用 | 2020-05-08 | 809 |
| 一种超灵敏检测磺胺噻唑的电化学传感器及其检测方法 | 2020-05-08 | 463 |
| 一种可用于载硫的石墨化中空碳微球制备方法及其应用 | 2020-05-12 | 369 |
| 一种高灵敏Cu2+检测用汞膜的制备方法 | 2020-05-12 | 499 |
| 一种Eu3+的选择性定量检测方法 | 2020-05-12 | 624 |
| 石墨烯-石墨烯纳米带海绵的制备表征及性能测试的方法 | 2020-05-13 | 590 |
| 一种杂多酸/还原氧化石墨烯/聚吡咯复合材料及其制备方法和应用 | 2020-05-11 | 412 |
| 一种检测组蛋白乙酰转移酶的传感器及制备方法 | 2020-05-14 | 425 |
| 微生物传感器及其制备方法和应用 | 2020-05-12 | 516 |
| 一种重金属离子纳米敏感材料的制备方法 | 2020-05-13 | 501 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈