一种检测2,4,6-三氯苯酚的电化学方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-TCP）分析测定技术领域，特别是涉及一种测定
水体系中2,4,6-TCP含量的电化学方法。
背景技术
[0002] 随着含氯有机物在工农业生产中的广泛应用, 由此次生出的多氯苯酚在环境中的数量与日俱增，大部分氯酚毒性大，不易被分解或
生物降解，化学
稳定性高，难溶于水，容易通过食物链在生物体的油脂内富集。更值得一提的是，即使在痕量水平上这些物质也对人类健康存在致畸、致癌、致突变的威胁。2,4,6-TCP是氯酚中毒性较大的物质，可用作
杀菌剂、
防腐剂、脱叶剂。在有机合成，在造纸厂、印刷行业使用较多。环境样品中2,4,6-TCP的检测的主要困难源之存在自然背景复杂，浓度极低且干扰物质多的。因此，如何建立对生物和环境基质高效、可靠和具有成本效益的定性定量分析技术越来越受关注。随着科学技术的发展各种检测多氯苯酚的手段和仪器相继问世， 目前常用的检测手段有色谱法、
光谱法、化学
传感器等。
[0003] 1、色谱法：主要的分析方法有气相色谱法、气相色谱-质谱法、高效液相色谱法。通过控制一系列的色谱条件并与质谱或样品前处理技术联用实现多氯苯酚的分离和定性定量检测。由于气相色谱法、气相色谱-质谱法和高效液相色谱法具有快速、高
分辨率、高选择性等优点，这些方法已逐渐成为分析测定痕量多氯苯酚测试技术中的主要手段。在多氯苯酚传统分析方法中，色谱法及其联用技术占有重要地位。然而色谱法存在设备要求高、操作手续复杂、需经专业人员的培训等局限不便于在非实验室的、大范围的推广应用。
[0004] 2、光谱法：光谱法测定多氯苯酚的技术主要包括：红外法、紫外分光光度法、拉曼光谱法等。 红外法是利用物质对红外光区的电磁
辐射的选择性吸收来进行结构分析及定性和定量分析的一种方法。被测物质的分子在红外线照射下，只吸收与其分子振动、转动
频率相一致的红外光谱。对红外光谱进行剖析，可对物质进行定性分析。化合物分子中存在着许多
原子团，各原子团被激发后，都会产生特征振动，其振动频率也必然反映在红外吸收光谱上。据此可鉴定化合物中各种原子团，也可进行定量分析。紫外分光光度法是根据被测物质在紫外光的特定
波长处或一定波长范围内的吸收度对该物质进行定性定量分析的方法。拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼(Raman)所发现的
拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱具有快速检测、操作简单、灵敏度高、可重复性且无损伤的进行定性定量分析的优点，但很容易受到影响比如散色面积、光学系统参数及一些非检测物的引入都会引起测量误差。
[0005] 3、化学传感器：随着科学技术的发展，化学传感器在环境监测方面具有较大进展。近年来免疫传感器因选择性好，灵敏度高得到越来越多的重视，主要方法有酶联
免疫吸附法、放射免疫法、解离增强镧系
荧光免疫分析法等。免疫法尽管是目前常用的检测非电活性有机物的方法，但是也有一些不能克服的缺点，例如
抗体培养
费用高，只能特异性检测某种物质。电化学方法检测是各种检测方法中较简便的一类，具有较高的灵敏度和选择性，特别适合于原位富集和测定，通过对
电极界面的修饰，适宜在复杂基质中的分析要求。近年来电化学分析在环境分析中已获得较广泛的应用，但多用于电活性物质的测定。而多氯苯酚在一般电极上难以直接发生
氧化还原反应，所以水体系中多氯苯酚的测定一直是电化学分析中的难题。电化学
生物传感器是解决这一问题的有效途径之一，但存在着传感界面修饰过程繁琐、条件较苛刻的
缺陷。电催化氧化还原是另一解决途径。但电催化还原技术刚起步，还处于实验室探索阶段，存在着很多不足之处，需进一步解决。选择合适的电极材料，减少贵金属使用量，提高
电流效率等是实际应用中面临的很重要的问题。
发明内容
[0006] 本发明的目的就是针对上述缺点而提供一种检测2,4,6-TCP的电化学方法，利用自组装法制备HS-β-CD和AuNPs修饰ITO电极。一方面，HS-β-CD可以选择性的与各种有机，无机和生物客体分子形成稳定的主客体包合物，具有较高的分子选择性和对目标物的富集能
力。另一方面，AuNPs具有较大的
比表面积，良好的电催化活性和
电子传递能力。当AuNPs被HS-β-CD功能化后将得到同时具有AuNPs和HS-β-CD特殊性能的新材料。溶液中的多氯苯酚在AuNPs和HS-β-CD的协同效应下产生明显的电化学
信号，随着多氯苯酚浓度的增加，相应的峰电流增大，由此可用来定量测定溶液中目标多氯苯酚的含量。利用自组装法制备HS-β-CD和AuNPs修饰ITO电极，其电极制作较简便，材料价格低廉，稳定性好，无毒，不污染环境，并且本测定方法有效减低了共存物质的干扰，选择性好，灵敏度高。
[0007] 本发明的技术方案为：一种检测2,4,6-TCP的电化学方法，其特征在于，具体步骤为：称取0.04 g HAuCl4·4H2O加入到100 mL 超纯水中加热至
沸腾，然后移取10 mL 38.8 mmol/L 的
柠檬酸三钠，将其加入到上述溶液中，继续加热回流15 min得到酒红色溶液；将HS-β-CD和AuNPs以2：1的摩尔比混合，在室温下继续搅拌24 h，离心得到HS-β-CD/AuNPs，用
乙醇和超纯水分别洗涤3次，在60℃下
真空干燥4 h；将1.5×5.0 cm的ITO在甲醇中超声10 min后浸泡在0.5 mol/L的K2CO3溶液中1 h，大量超纯水冲洗，氮气干燥得到表面羟基化的ITO电极；随后将上述处理好的ITO电极浸泡在含有10-3 mol/L的苯基膦酸水溶液中24 h，取出电极在120℃下干燥48 h后用大量超纯水冲洗得到带有苯基膦酸的ITO电极（记作SAM/ITO电极），最后将SAM/ITO电极浸泡在10-4 mol/L的 HS-β-CD/AuNPs溶液中24 h后用氮气吹干得到自组装电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO。以修饰电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO为
工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为
对电极，利用差分脉冲
伏安法对2,4,6-TCP进行电化学测量。
[0008] 一种检测2,4,6-TCP的电化学方法，具体步骤为：
[0009] （1）在含有10 mL pH 6.5的PBS溶液的
电解池中，以修饰电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机
软件供作实验数据的采集和处理；用微量进样器取一定量的2,4,6-TCP溶液加入到
电解池中，在0.0～0.8 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲
伏安图，测量峰电流值Ip1；按此方法，加入不同浓度的2,4,6-TCP标准溶液，即可得到相应的峰电流值Ip,峰电流值Ip与2,4,6-TCP的浓度呈现良好的线性关系，线性范围为3.0×10-9 – 2.8×10-8 mol/L，线性方程为Ip = -0.3889 + 0.2426c，c是浓度，单位是nmol/L，Ip是峰电流值，单位是μA, 线性相关系数R2 = 0.9982，检出限为1.0×10-9 mol/L；
[0010] （2）结合上述线性关系，对未知浓度的2,4,6-TCP样品进行测定，计算出2,4,6-TCP浓度：在含有10 mL pH 6.5 的PBS溶液的电解池中，以修饰电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；加入一定量的待测溶液，在0.0～0.8 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图，得到峰电流值Ip，将Ip代入上述方程，可求算出待测液中2,4,6-TCP的浓度。
[0011] 本发明的有益效果为：一种检测2,4,6-TCP的电化学方法，利用自组装法制备HS-β-CD和AuNPs修饰ITO电极。溶液中的多氯苯酚在AuNPs和HS-β-CD的协同效应下产生明显的电化学信号，随着多氯苯酚浓度的增加，相应的峰电流增大，由此可用来定量测定溶液中目标多氯苯酚的含量。
[0012] 利用自组装法制备HS-β-CD和AuNPs修饰ITO电极，其电极制作较简便，材料价格低廉，稳定性好，无毒，不污染环境；利用HS-β-CD的主客体识别能力和AuNPs的电催化活性及电子传递能力，提高选择性和电化学活性，通过HS-β-CD与电极表面的苯基膦酸的苯环的主客体识别作用将HS-β-CD/AuNPs自组装到电极表面，制作成电化学修饰电极。采用示差脉冲扫描，并且对
数据处理，有效减低了共存物质的干扰，进一步提高了检测的选择性和灵敏度。
[0013] 该方法不需要特殊条件下的培养和样品前处理等步骤，检测速度快，操作操作；本方法对2,4,6-TCP的检出限相对较低，具有较高的实用价值，在HS-β-CD和AuNPs的协同效应下，有效减低了共存物质的干扰，选择性好，灵敏度高。
[0015] 图1所示为2,4,6-TCP在裸ITO电极和修饰后的ITO电极（HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO电极）上的循环伏安图。
[0016] 图2所示为不同浓度的2,4,6-TCP在修饰电极上的示差脉冲伏安图。
[0017] 图3所示为本发明峰电流差值与lgc线性关系图。
[0018] 其中，图2中由a到h的氧化峰图分别代表2,4,6-TCP的浓度为0、3.0×10-9、 8.0×10-9、1.2×10-8、 1.6×10-8、 2.0×10-8、 2.4×10-8、 2.8×10-8mol/L；
[0019] 1- ITO电极，2- HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO电极。
[0020] 具体实施方式：
[0021] 为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
[0023] 一种检测2,4,6-TCP的电化学方法。
[0024] 1修饰电极制作，其步骤为：称取0.04 g HAuCl4·4H2O加入到100 mL 超纯水中加热至沸腾，然后移取10 mL 38.8 mmol/L 的柠檬酸三钠，将其加入到上述溶液中，继续加热回流15 min得到酒红色溶液；将HS-β-CD和AuNPs以2：1的摩尔比混合，在室温下继续搅拌24 h，离心得到HS-β-CD/AuNPs，用乙醇和超纯水分别洗涤3次，在60℃下真空干燥4 h；将1.5×5.0 cm的ITO在甲醇中超声10 min后浸泡在0.5 mol/L的K2CO3溶液中1 h（甲醇与超纯水的体积比为2:1），大量超纯水冲洗，氮气干燥得到表面羟基化的ITO；随后将上述处理好的ITO浸泡在含有10-3 mol/L的苯基膦酸水溶液中24 h，取出电极在120℃下干燥48 h后用大量超纯水冲洗得到带有苯基膦酸的ITO电极（记作SAM/ITO电极），最后将SAM/ITO电极浸泡在10-4 mol/L的 HS-β-CD/AuNPs溶液中24 h后用氮气吹干得到自组装电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO。
[0025] 2利用上述HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO修饰电极测定溶液中2,4,6-TCP，具体步骤为：
[0026] （1）在含有10 mL pH 6.5的PBS溶液的电解池中，以修饰电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；用微量进样器取一定量的2,4,6-TCP溶液加入到电解池中，在0.0～0.8 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图，测量峰电流值Ip1；按此方法，加入不同浓度的2,4,6-TCP标准溶液，即可得到相应的峰电流值Ip,峰电流值Ip与2,4,6-TCP的浓度呈现良好的线性关系，线性范围为3.0×10-9 -8
– 2.8×10 mol/L，线性方程为Ip = -0.3889 + 0.2426c，c是浓度，单位是nmol/L，Ip是峰电流值，单位是μA, 线性相关系数R2 = 0.9982，检出限为1.0×10-9 mol/L；
[0027] （2）结合上述线性关系，对未知浓度的2,4,6-TCP样品进行测定，计算出2,4,6-TCP浓度：在含有10 mL pH 6.5 的PBS溶液的电解池中，以修饰电极HS-β-CD/AuNPs/SAM/ITO为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；加入一定量的待测溶液，在0.0～0.8 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图，得到峰电流值Ip，将Ip代入上述方程，可求算出待测液中2,4,6-TCP的浓度。
[0028] 本发明采用自组装法制备HS-β-CD和AuNPs修饰ITO电极对2,4,6-TCP进行检测。溶液中的2,4,6-TCP在AuNPs和HS-β-CD的协同效应下产生明显的电化学信号，随着2,4,6-TCP浓度的增加，相应的峰电流增大，由此可用来定量测定溶液中2,4,6-TCP的含量。利用HS-β-CD的主客体识别能力和AuNPs的电催化活性及电子传递能力，提高选择性和电化学活性，通过HS-β-CD与电极表面的苯基膦酸的苯环的主客体识别作用将HS-β-CD/AuNPs自组装到电极表面，制作成电化学修饰电极。采用示差脉冲扫描，有效减低了共存物质的干扰，进一步提高了检测的选择性和灵敏度。这种修饰电极制作简便，材料价格低廉，电极易于更新，稳定性好，无毒，不污染环境。该修饰电极实现了对具有较弱电化学活性有机物2,4,6-TCP的电化学检测，可大大减少环境中2,4,6-TCP检测周期，降低检测成本。
