CN102680547A - 用于检测水中酚类物质的电极及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电分析化学、生物传感器、环境检测等领域中的电化学传感器，特别涉及用于检测水中酚类物质的电极及其制备方法和应用。本发明的电极是由纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，所述纳米粒子是粒径为50-500nm的纳米金刚石，或是粒径为50-500nm的纳米金刚石与粒径为10-50nm的纳米金颗粒的混合物。由该电极作为工作电极，可组装得到用于水中挥发酚检测的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器。该三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器对水中的酚类物质的电化学检测灵敏度高，检出限低，重复性好；且具有密封性好、干扰电流小、操作简单、分析时间短、工作电极可以拆换的优势。
Description
技术领域
本发明涉及电分析化学、生物传感器、环境检测等领域中的电化学传感器，特别涉及用于检测水中酚类物质的电极及其制备方法，以及由该电极组装得到的可用于水中挥发酚检测的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器。
背景技术
酚类物质指带有苯酚基的有机物，其检测备受关注，尤其是水中挥发酚类的检测。
水中酚类主要来自炼油、煤气洗涤、炼焦、造纸、合成氨、木材防腐和化工等废水。人体摄入一定量时，可出现急性中毒症状；长期饮用被酚污染的水，可引起头晕、出疹、瘙痒、贫血及各种神经系统症状。水中含低质量浓度(0.11～0.2mg/L)酚类时，可使水中鱼的鱼肉有异味，含高质量浓度(＞5mg/L)酚类时，则造成鱼中毒死亡。含酚浓度高的废水不宜用于农田灌溉，否则会使农作物枯死或减产。因此，准确测定水中挥发酚的含量，对人类健康和环境监测都有重要意义。酚类是指苯及其稠环的羟基衍生物。酚类化合物种类繁多，不同的酚类化合物具有不同的沸点。水中挥发酚，是以沸点低于230℃，且在蒸馏时能与水蒸气一并挥发馏出的这一类酚类化合物。水中挥发酚的分析方法有：气相色谱法、溴化容量法、4氨基安替比林(以下简称4-AAP)分光光度法、酚试剂(MBTH)法、紫外差值分光光度法、原子吸收分光光度测定法等，我国普遍采用的是4-AAP分光光度法(GB 7490-1987)，日本、美国等也采用。由于不同的酚类化合物所产生色泽的最大吸收在同一波长，4-AAP分光光度法尤其适用测定水中低浓度酚总量。在测定水中挥发酚中，影响因素很多，如样品采集及固定，样品预处理，4-AAP处理等等(指4-AAP分光光度法的实验操作中的显色处理)。在测定过程中，若操作不当均会给分析结果带来误差。而且4-AAP分光光度法操作步骤多，耗时较长，且有外加试剂消耗，因此酚类物质的电化学传感器和水中挥发酚的即时检测技术有广大的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供作为工作电极应用于检测水中挥发酚类物质的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极及其制备方法。
本发明的再一目的是提供以纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极组装得到的用于检测水中挥发酚类物质的三电极体系的电化学检测装置。
本发明的还一目的是提供以纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极组装得到的用于检测水中挥发酚类物质的电化学传感器。
检测水中挥发酚类物质所使用的工作电极可采用酪氨酸酶、漆酶等作为活性物。由于酪氨酸酶有活性高及选择性好等优点，本发明采用酪氨酸酶为活性物来修饰硼掺杂金刚石薄膜电极，制备了纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，并将该电极作为检测水中挥发酚类物质的工作电极，并进一步以此工作电极组装成一种用于检测水中酚类物质的三电极体系的电化学检测装置及电化学传感器。本发明的三电极体系的电化学检测装置及电化学传感器在测定酚类物质时具有准确、微量、快速、简便、灵敏、选择性好等优点，此外所述的电化学传感器还有易于实现在线监测的优点。
本发明的用于检测水中酚类物质的电极是以硼掺杂金刚石薄膜为电极基底，是一种由纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极(即在硼掺杂金刚石薄膜电极的表面共同修饰有纳米粒子与酪氨酸酶)。所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极的表面固定有酪氨酸酶。
所述的纳米粒子是粒径为50-500nm的纳米金刚石，或是粒径为50-500nm的纳米金刚石与粒径为10-50nm的纳米金颗粒的混合物。
所述的混合物中的粒径为50-500nm的纳米金刚石与粒径为10-50nm的纳米金颗粒的质量比为1∶1。
本发明的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极可由以下两种方法制备得到：
方法一：
将酪氨酸酶溶解于pH＝7的0.01M磷酸缓冲液中得到100mg/ml的酪氨酸酶溶液，将所述的酪氨酸酶溶液与10mg/ml的纳米金刚石分散液按体积比为1∶1的比例混合(所述的纳米金刚石分散液是纳米金刚石在超纯水中超声分散得到的，所述纳米金刚石的粒径为50-500nm)，得到酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液，在温度为4℃下冷藏放置8小时，加入与所述的酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液等体积的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液，混合均匀，立即滴于氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，在温度为4℃下冷藏8-12小时后取出，在室温下干燥至氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的固化膜，用pH＝7的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
方法二：
将酪氨酸酶溶解于pH＝7的0.01M磷酸缓冲液中得到100mg/ml酪氨酸酶溶液，将所述的酪氨酸酶溶液与10mg/ml的纳米金刚石分散液按体积比为1∶1的比例混合(所述的纳米金刚石分散液是纳米金刚石在超纯水中超声分散得到的；所述纳米金刚石的粒径为50-500nm)，得到酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液，在温度为4℃下冷藏放置8小时，依次加入与所述的酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液等体积的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液和质量浓度为0.01％的纳米金溶胶(所述的纳米金溶胶的制备方法可参照文献“G.Frens，Nature Phys.Sci.241(1973)20”所述的纳米金溶胶中的纳米金颗粒的粒径为10-50nm)，混合均匀，立即滴于氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，在温度为4℃下冷藏8小时后取出，在室温下干燥至氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的固化膜，用pH＝7的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜电极是利用光化学方法在硼掺杂金刚石薄膜上修饰氨基得到的；其具体制备方法可为：将硼掺杂金刚石薄膜浸泡在烯丙胺中，在氮气保护下被254nm的紫外光照射6-8小时，取出后用乙醇洗净后得到所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜。
上述方法一和方法二的制备过程中都采用了戊二醛为交联剂，从而使所述的酪氨酸酶固定在所述的两种纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极的表面；所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极可作为对水中的酚类物质进行电化学检测的三电极体系的电化学检测装置中的工作电极，或作为对水中的酚类物质进行电化学检测的电化学传感器中的工作电极，所述工作电极与电化学工作站连接。
本发明的三电极体系的电化学检测装置的结构为：在一底部有圆形小孔的石英电解池的底部外面固定有所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极(可通过一个不锈钢架子被夹到该底部有圆形小孔的石英电解池的底部外面)，在该纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极的另一面相接有一不锈钢底板；所述纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极与所述石英电解池之间有橡胶密封圈(橡胶密封圈内的面积即为有效工作电极面积)；将对电极(如：铂电极)和参比电极(如：银/氯化银电极)置于所述石英电解池之中，以所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极；电化学检测装置组装完成后，由下到上依次为不锈钢底板、工作电极、橡胶密封圈、石英电解池。所述的工作电极可通过导电的所述不锈钢底板与电化学工作站相互连接。
本发明的电化学传感器(结构如图1所示)包括电极帽、橡胶密封圈、工作电极、导电基片、对电极、电极杆、对电极导线和工作电极导线等；
所述的电化学传感器中的所述的电极杆是一形状为凸形形状的圆柱体管，在该凸形形状的圆柱体管的小直径的圆柱体的表面带有螺纹，且在小直径的圆柱体的顶端开有凹槽；在该凸形形状的圆柱体管的大直径的圆柱体的侧壁内，并且沿着所述的大直径的圆柱体的纵向方向(中轴线方向)，开有贯通所述的大直径的圆柱体的直孔；
所述的导电基片安插在所述的凹槽中；与所述的导电基片相连接的所述的工作电极导线从所述的凸形形状的圆柱体管的中间的孔道中穿出凸形形状的圆柱体管外；所述的导电基片的另一面连接有所述的工作电极；
所述的对电极为圆环形金属圈(材料可为不锈钢、铂等在电化学领域常用的对电极材料)，其套在所述的小直径的圆柱体与大直径的圆柱体分界处的小直径的圆柱体上(落在所述的小直径的圆柱体与大直径的圆柱体分界处的大直径的圆柱体的端面上)，所述的对电极导线穿过所述的大直径的圆柱体上的直孔与所述的对电极连接(可通过焊接)；
所述的电极帽是一具有内螺纹，且中心有圆孔的盖型螺帽；所述的盖型螺帽的螺帽盖与所述的工作电极之间有橡胶密封圈；
所述的电极帽通过其内螺纹与所述的电极杆的小直径的圆柱体表面带有的外螺纹螺合。
所述的工作电极是纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
所述的工作电极与所述的橡胶密封圈接触的一面为所述的工作电极的有效作用面。
所述的电极帽、橡胶密封圈、工作电极和电极杆上的导电基片两两之间依次紧密连接；
所述的电极杆的材料可为聚四氟乙烯管。
本发明的用于检测水中酚类物质的电极在对酚类物质进行电化学检测时的原理为：水中的酚类物质在所述的工作电极上的酪氨酸酶的催化作用下，被水中的溶解氧氧化成为醌，所述的醌是一种具有电化学活性的物质，能够在一定的电压下进行电化学还原并产生电化学还原电流信号，所述的醌的电化学还原电流信号与水中的酚类物质的浓度之间有数量关系，根据所述的醌的电化学还原电流信号与水中的酚类物质的浓度之间的数量关系能够计算出水中的酚类物质的浓度。
本发明的用于检测水中酚类物质的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器在对水中的酚类物质进行电化学检测时的方法可以为：将所述的三电极体系的电化学检测装置，或者所述的电化学传感器中所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜工作电极正确连接至电化学工作站，在-0.05V(vs.Ag/AgCl)的工作电压下进行恒电压计时电流实验，从而检测出含有不同浓度的酚类物质的标准溶液的还原电流信号，通过excel、origin等数据处理软件进行线性拟合，绘制出标准曲线，得到表征还原电流信号与所述的pH＝6.5的标准溶液中的酚类物质的浓度的数量关系的标准方程y＝ax+b，其中，a、b为线性拟合所得到的参数，x为所述的标准溶液中的酚类物质的浓度，y为与所述的标准溶液的酚类物质的浓度相对应的还原电流信号；然后再通过恒电压计时电流法检测含有未知浓度的酚类物质的即待测溶液的还原电流信号ix，代入所述标准方程y＝ax+b，得到ix＝ax+b，可计算得到含有未知浓度的酚类物质的待测溶液所含的酚类物质的浓度x＝(ix-b)/a。
本发明的用于检测水中酚类物质的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器在应用于电化学检测pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚时，最佳条件下检测范围为0.05-0.4mg/L，检出限达到0.002mg/L。所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜工作电极，在室温下、pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中可以连续使用约3天，在4℃的pH＝6.5的磷酸缓冲液中可以保存约10周。
本发明采用纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜作为用于检测水中酚类物质的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器中的工作电极，使该用于检测水中酚类物质的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器对水中的酚类物质的电化学检测灵敏度高，检出限低，重复性好。所述的三电极体系的电化学检测装置和电化学传感器具有密封性好、干扰电流小、操作简单、分析时间短、工作电极可以拆换的优势。
附图说明
图1.本发明的电化学传感器的侧视图。
图2.本发明的电化学传感器的侧面透视图。
图3.本发明电化学传感器的纵向拆解图。
图4.本发明电化学传感器的电极帽的横向剖视图。
图5.本发明实施例1的恒电压计时电流曲线，工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)。
图6.本发明实施例1的苯酚的标准曲线。
图7.本发明实施例2的恒电压计时电流曲线，工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)。
图8.本发明实施例2的苯酚的标准曲线。
图9.本发明实施例3的恒电压计时电流曲线，工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)。
图10.本发明实施例3的苯酚的标准曲线。
图11.本发明实施例4的苯酚的标准曲线。
图12.本发明实施例5的苯酚的标准曲线。
附图标记
1.电极帽 2.密封圈 3.工作电极 4.导电基片
5.对电极 6.电极杆 7.空隙 8.对电极导线
9.空隙 10.空隙 11.工作电极导线
具体实施方式
实施例1：
一、工作电极的制备
所述工作电极为纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。作为所述工作电极的基底的硼掺杂金刚石薄膜是通过热丝化学气相沉积方法(热丝化学气相沉积装置由上海交通大学交友钻石涂层有限公司、上海东贝真空设备有限公司联合研制)，在硅(100)片上沉积硼掺杂微米级金刚石颗粒而成，所述硼掺杂金刚石薄膜被切割成5mm*5mm的正方形。
将上述硼掺杂金刚石薄膜依次在10ml的水(本发明中的各实施例中所用的水均由Millipore Milli-Q纯水仪制备)、乙醇、丙酮中各超声10分钟洗净后，在空气中晾干。然后将所述硼掺杂金刚石薄膜浸泡于烯丙胺中，在室温、氮气保护下、紫外光(254nm)照射6小时后，取出，用乙醇冲洗后晾干，得到氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜。
用磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和水分别配制pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液和pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液。
配制含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为标准溶液。
配制含有0.2mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为待测溶液。
称取0.01g粒径为100nm的纳米金刚石粉末，超声分散于1ml水中，得到纳米金刚石分散液。
称取1mg酪氨酸酶(购买自沃辛顿生化，规格为＞1000ku/mg)，溶解于10μL的pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液中，得到酪氨酸酶溶液，将所述的酪氨酸酶溶液与10μL所述的纳米金刚石分散液混合均匀，得到酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液，在温度为4℃下冷藏放置8小时，加入20μL的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液混合均匀，立即取5μL的所述的纳米粒子与酪氨酸酶的混合液，滴加于所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，在温度为4℃下冷藏8小时后取出，在室温下干燥1小时，在所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的酪氨酸酶修饰层，用pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，即为所述工作电极。
二、三电极体系的电化学检测装置的组装
在一底部有圆形小孔的石英电解池的底部外面，通过一个不锈钢架子固定有一所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，在该纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极的另一面相接有一不锈钢底板；所述纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极与所述石英电解池之间用橡胶密封圈(橡胶密封圈的外径不大于工作电极的边长)进行密封；将作为对电极的铂电极和作为参比电极的银/氯化银电极置于所述石英电解池之中，以所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极；电化学检测装置组装完成后，由下到上依次为不锈钢底板、工作电极、橡胶密封圈、石英电解池。
三、苯酚的标准曲线
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待基线电流稳定后，向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中的10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中加入4μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，此时会出现一个还原电流信号，在电流-时间曲线上(图5)显示为一个电流越阶，当所述的还原电流信号稳定后，依照上述步骤重复加入4μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，总共加入7次，得到显示出7个电流越阶的电流-时间(图5)曲线，所述的电流-时间(图5)曲线的基线为背景电流信号，对应pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚浓度为0mg/L(即pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中不含苯酚)，所述的电流-时间(图5)曲线上的7个电流越阶所显示的还原电流信号按照时间顺序对应着pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液的苯酚浓度依次为0.04、0.08、0.12、0.16、0.2、0.24、0.28mg/L。
使用数据处理软件0rigin6.0进行数据处理：以所述的电流-时间(图5)曲线显示的背景电流信号和7个电流越阶所显示的还原电流信号为纵坐标(y)，以0、0.04、0.08、0.12、0.16、0.2、0.24、0.28mg/L为横坐标(x)作图，得到图6所示的8数据点，对上述8数据点进行线性拟合，得到pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚的标准曲线(图6)及标准方程y＝10.20+213.45x，线性因子R＝0.9997，线性范围为0.04-0.28mg/L，检出限(信噪比＝3/1)为0.1mg/L。
四、待测溶液苯酚浓度的检测
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入5-10mL的待测溶液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待电流稳定后，读出电流值ix＝55.2nA，即待测溶液所含苯酚浓度对应的还原电流信号，将ix＝55.2代入所述标准方程y＝10.20+213.45x，得到ix＝y＝10.20+213.45x，可计算得到含有未知浓度的酚类物质的待测溶液所含的酚类物质的浓度x＝(ix-10.20)/213.45＝0.21082(mg/L)。
实施例2：
一、工作电极的制备
所述工作电极为纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。作为所述工作电极的基底的硼掺杂金刚石薄膜是通过热丝化学气相沉积方法(热丝化学气相沉积装置由上海交通大学交友钻石涂层有限公司、上海东贝真空设备有限公司联合研制)，在硅(100)片上沉积硼掺杂微米级金刚石颗粒而成，所述硼掺杂金刚石薄膜被切割成5mm*5mm的正方形。
将上述硼掺杂金刚石薄膜依次在10ml的水(本实施例中所用的水均由Millipore Milli-Q纯水仪制备)、乙醇、丙酮中各超声10分钟洗净后，在空气中晾干。然后将所述硼掺杂金刚石薄膜浸泡于烯丙胺中，在室温、氮气保护下、紫外光(254nm)照射6小时后，取出，用乙醇冲洗后晾干，得到氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜。
用磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和水分别配制pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液和pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液。
配制含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为标准溶液。
配制含有0.2mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为待测溶液。
采用柠檬酸三钠还原法制备质量分数为0.01％的纳米金溶胶(具体方法可参照文献“G.Frens，Nature Phys.Sci.241(1973)20”)，所述纳米金溶胶的粒径为10-50nm。
称取0.01g粒径为100nm的纳米金刚石粉末，超声分散于1ml的水中，得到纳米金刚石分散液。
称取1mg酪氨酸酶(购买自沃辛顿生化，规格为＞1000ku/mg)，溶解于10μL的pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液中，得到酪氨酸酶溶液，将所述酪氨酸酶溶液与10μL的所述的纳米金刚石分散液混合均匀，4℃冷藏放置8小时，依次加入20μL的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液和20μL的质量浓度为0.01％的纳米金溶胶，混合均匀，立即取10μL的所述的纳米粒子与酪氨酸酶的混合液，滴加于所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，4℃冷藏8小时后在室温下干燥至所述硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的酪氨酸酶修饰层，用pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，即为所述工作电极。
二、三电极体系的电化学检测装置的组装
组装方法及组装出的三电极体系的电化学检测装置同实施例1。
三、苯酚的标准曲线
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极(上海雷磁218型)作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待基线电流稳定后，向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中的10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，此时会出现一个还原电流信号，在电流-时间曲线上(图7)显示为一个电流越阶，当所述的还原电流信号稳定后，依照上述步骤重复加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，总共加入8次，得到显示出8个电流越阶的电流-时间(图7)曲线，所述的电流-时间(图7)曲线的基线为背景电流信号，对应pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚浓度为0mg/L，所述的电流-时间(图7)曲线上的8个电流越阶所显示的还原电流信号按照时间顺序对应着pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液的苯酚浓度依次为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4mg/L。
使用数据处理软件0rigin6.0进行数据处理：以所述的电流-时间(图7)曲线显示的背景电流信号和8个电流越阶所显示的还原电流信号为纵坐标(y)，以0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4mg/L为横坐标(x)作图，得到图8所示的9个数据点，对上述9个数据点进行线性拟合，得到pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚的标准曲线(图8)及标准方程y＝-1.92+330.27x，线性因子R＝0.9987，线性范围为0.05-0.4mg/L，检出限(信噪比＝3/1)为0.002mg/L。
四、待测溶液苯酚浓度的检测
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入5-10mL的待测溶液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待电流稳定后，读出电流值ix＝63.3nA，即待测溶液所含苯酚浓度对应的还原电流信号，将ix＝63.3代入所述标准方程y＝-1.92+330.27x，得到ix＝-1.92+330.27x，可计算得到含有未知浓度的酚类物质的待测溶液所含的酚类物质的浓度x＝(ix+1.92)/330.27＝0.1975(mg/L)。
实施例3：
一、工作电极的制备
所述工作电极为纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。作为所述工作电极的基底的硼掺杂金刚石薄膜是通过热丝化学气相沉积方法(热丝化学气相沉积装置由上海交通大学交友钻石涂层有限公司、上海东贝真空设备有限公司联合研制)，在硅(100)片上沉积硼掺杂微米级金刚石颗粒而成，所述硼掺杂金刚石薄膜被切割成5mm*5mm的正方形。
将上述硼掺杂金刚石薄膜依次在10ml的水(本实施例中所用的水均由Millipore Milli-Q纯水仪制备)、乙醇、丙酮中各超声10分钟洗净后，在空气中晾干。然后将所述硼掺杂金刚石薄膜浸泡于烯丙胺中，在室温、氮气保护下、紫外光(254nm)照射6小时后，取出，用乙醇冲洗后晾干，得到氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜。
用磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和水分别配制pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液和pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液。
配制含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为标准溶液。
配制含有0.2mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为待测溶液。
称取0.01g粒径为100nm的纳米金刚石粉末，超声分散于1ml的水中，得到纳米金刚石分散液。
采用柠檬酸三钠还原法制备质量分数为0.01％的纳米金溶胶(具体方法可参照文献“G.Frens，Nature Phys.Sci.241(1973)20”)，所述纳米金溶胶的粒径为10-50nm。
称取1mg酪氨酸酶(购买自沃辛顿生化，规格为＞1000ku/mg)，溶解于10μL的pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液中，得到酪氨酸酶溶液，将所述酪氨酸酶溶液与10μL的所述的纳米金刚石分散液混合均匀，4℃冷藏放置8小时，依次加入20μL的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液和20μL的质量浓度为0.01％的纳米金溶胶，混合均匀，立即取10μL的所述的纳米粒子与酪氨酸酶的混合液，滴加于所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，4℃冷藏8小时后在室温下干燥至所述硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的酪氨酸酶修饰层，用pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，即为所述工作电极。
二、电化学传感器的组装
请参见图1、2、3。所述的电化学传感器包括电极帽1、橡胶密封圈2、工作电极3、导电基片4、对电极5、电极杆6、对电极导线8和工作电极导线11等。
所述的电化学传感器中的所述的电极杆6是一形状为凸形形状的圆柱体中空聚四氟乙烯管，其外直径为20mm，总长度为80mm；在该中空聚四氟乙烯管一端的小直径的圆柱体(其外直径为12mm，外螺纹部分长度为15mm)的表面带有螺纹，且在小直径的圆柱体的顶端中心开有圆形凹槽(半径大小在所述中空聚四氟乙烯管的中间的孔道(可为1-2mm)与所述中空聚四氟乙烯管一端的小直径的圆柱体的外直径之间，深度可为1-3mm)；在该中空聚四氟乙烯管另一端的大直径的圆柱体的侧壁内，并且沿着所述的大直径的圆柱体的纵向方向(中轴线方向)，有一个打通了所述的大直径的圆柱体的内直径为1-2mm的直孔。
所述的导电基片4可为铜等导电金属制成的表面平整的圆形薄片，直径等于所述形状为凸形形状的圆柱体中空聚四氟乙烯管上的所述圆形凹槽的直径，厚度略大于所述形状为凸形形状的圆柱体中空聚四氟乙烯管上的所述凹槽的深度(厚2-4mm)，所述导电基片4稳定安插在所述的圆形凹槽中；所述工作电极导线11的一端通过导电银胶与放置在所述圆形凹槽内的所述导电基片4牢固粘结在一起，所述工作电极导线11的另一端沿所述的凸形形状的圆柱体中空聚四氟乙烯管的中间的孔道穿出凸形形状的圆柱体中空聚四氟乙烯管外，并且所述工作电极导线11与所述中空聚四氟乙烯管的中间的孔道之间的第三空隙10用绝缘胶密封；所述导电基片4的上面连接有所述工作电极3。
所述的对电极5为圆环形不锈钢圈，其外直径为20mm，内直径略大于所述小直径的圆柱体的外径(能套过小直径的圆柱体即可)，厚度为3mm；所述的对电极导线8(铜丝)的一端通过锡焊与套在所述的小直径的圆柱体与大直径的圆柱体分界处的小直径的圆柱体上的对电极相连接，另一端沿所述的大直径的圆柱体上的直孔伸出所述中空聚四氟乙烯管外；所述的锡焊的焊点、对电极导线8与所述的大直径的圆柱体上的直孔之间的第一空隙7、以及所述的大直径的圆柱体上的直孔与对电极5之间的第二空隙9，均用硅橡胶密封并粘结牢固。
请参见图4。所述的电极帽1是一具有内螺纹，且中心有圆孔(直径3-4mm)的聚四氟乙烯内螺纹盖型六角螺帽，所述聚四氟乙烯内螺纹盖型六角螺帽的对边距为20mm，内螺纹的直径可为8-14mm，高可为8-15mm；所述圆孔的几何中心位于所述聚四氟乙烯内螺纹盖型六角螺帽的中轴线上；所述的盖型六角螺帽的螺帽盖与所述的工作电极3之间有橡胶密封圈2；所述电极帽1的内螺纹应与所述的小直径的圆柱体表面带有的外螺纹互相匹配，能够形成紧固连接。
所述的工作电极是纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
将所述电极杆6垂直放置，使导电基片4水平向上，将所述工作电极(5mm*5mm)3、橡胶密垫圈2(内径为3mm，外径为5mm)依次叠放于导电基片4上，盖上电极帽1并旋紧，使所述电极帽1与所述电极杆6通过螺纹紧固连接，且电极帽内底、橡胶密封圈2、工作电极3、导电基片4间紧密接触且密封隔水。三、苯酚的标准曲线
将上述的电化学传感器的工作电极导线11和对电极导线8分别通过工作电极接线和对电极接线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接，将银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极通过参比电极接线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。用一个50ml烧杯作为检测容器，向所述的50ml烧杯中加入10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，将所述的电化学传感器的电极帽1和对电极5部分和银/氯化银(Ag/AgCl)电极的前端一同浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待基线电流稳定后，向所述的50ml烧杯中的10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，此时会出现一个还原电流信号，在电流-时间曲线上(图9)显示为一个电流越阶，当所述的还原电流信号稳定后，依照上述步骤重复加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，总共加入8次，得到显示出8个电流越阶的电流-时间(图9)曲线，所述的电流-时间(图9)曲线的基线为背景电流信号，对应pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚浓度为0mg/L，所述的电流-时间(图9)曲线上的8个电流越阶所显示的还原电流信号按照时间顺序对应着pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液的苯酚浓度依次为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4mg/L。
使用数据处理软件0rigin6.0进行数据处理：以所述的电流-时间(current-t)(图9)曲线显示的背景电流信号和8个电流越阶所显示的还原电流信号为纵坐标(y)，以0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4mg/L为横坐标(x)作图，得到图10所示的9个数据点，对上述9个数据点进行线性拟合，得到pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚的标准曲线(图10)及标准方程y＝88.15+373.37x，线性因子R＝0.9932，线性范围为0.05-0.4mg/L，检出限(信噪比＝3/1)为0.004mg/L。
四、待测溶液苯酚浓度的检测
将上述的电化学传感器的工作电极导线8和对电极导线11分别通过工作电极接线和对电极接线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接，将银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极通过参比电极接线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。用一个50ml烧杯作为检测容器，向所述的50ml烧杯中加入5-10mL的待测溶液，将所述的电化学传感器的电极帽1和对电极5部分和银/氯化银(Ag/AgCl)电极的前端一同浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待电流稳定后，读出电流值ix＝156.9nA，即待测溶液所含苯酚浓度对应的还原电流信号，将ix＝156.9代入所述标准方程y＝88.15+373.37x，得到ix＝88.15+373.37x，可计算得到含有未知浓度的酚类物质的待测溶液所含的酚类物质的浓度x＝(ix-88.15)/373.37＝0.1843(mg/L)。
实施例4：
一、工作电极的制备
所述工作电极为纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。作为所述工作电极的基底的硼掺杂金刚石薄膜是通过热丝化学气相沉积方法(热丝化学气相沉积装置由上海交通大学交友钻石涂层有限公司、上海东贝真空设备有限公司联合研制)，在硅(100)片上沉积硼掺杂微米级金刚石颗粒而成，所述硼掺杂金刚石薄膜被切割成5mm*5mm的正方形。
将上述硼掺杂金刚石薄膜依次在10ml的水(本实施例中所用的水均由Millipore Milli-Q纯水仪制备)、乙醇、丙酮中各超声10分钟洗净后，在空气中晾干。然后将所述硼掺杂金刚石薄膜浸泡于烯丙胺中，在室温、氮气保护下、紫外光(254nm)照射6小时后，取出，用乙醇冲洗后晾干，得到氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜。
用磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和水分别配制pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液和pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液。
配制含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为标准溶液。
配制含有0.2mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为待测溶液。
采用柠檬酸三钠还原法制备质量分数为0.01％的纳米金溶胶(具体方法可参照文献“G.Frens，Nature Phys.Sci.241(1973)20”)，所述纳米金溶胶的粒径为10-50nm。
称取0.01g粒径为50nm的纳米金刚石粉末，超声分散于1ml的水中，得到纳米金刚石分散液。
称取1mg酪氨酸酶(购买自沃辛顿生化，规格为＞1000ku/mg)，溶解于10μL的pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液中，得到酪氨酸酶溶液，将所述酪氨酸酶溶液与10μL的所述的纳米金刚石分散液混合均匀，4℃冷藏放置8小时，依次加入20μL的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液和20μL的质量浓度为0.01％的纳米金溶胶，混合均匀，立即取10μL的所述的纳米粒子与酪氨酸酶的混合液，滴加于所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，4℃冷藏8小时后在室温下干燥至所述硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的酪氨酸酶修饰层，用pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，即为所述工作电极。
二、三电极体系的电化学检测装置的组装
组装方法及组装出的三电极体系的电化学检测装置同实施例1。
三、苯酚的标准曲线
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极(上海雷磁218型)作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待基线电流稳定后，向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中的10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，此时会出现一个还原电流信号，在电流-时间曲线上显示为一个电流越阶，当所述的还原电流信号稳定后，依照上述步骤重复加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，总共加入8次，得到显示出8个电流越阶的电流-时间曲线，所述的电流-时间曲线的基线为背景电流信号，对应pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚浓度为0mg/L，所述的电流-时间曲线上的8个电流越阶所显示的还原电流信号按照时间顺序对应着pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液的苯酚浓度依次为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4mg/L。
使用数据处理软件Origin6.0进行数据处理：以所述的电流-时间曲线显示的背景电流信号和8个电流越阶所显示的还原电流信号为纵坐标(y)，以0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4mg/L为横坐标(x)作图，得到图11所示的9个数据点，对上述9个数据点进行线性拟合，得到pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚的标准曲线(图11)及标准方程y＝-10.23+337.98x，线性因子R＝0.9921，线性范围为0.05-0.4mg/L，检出限(信噪比＝3/1)为0.004mg/L。
四、待测溶液苯酚浓度的检测
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入5-10mL的待测溶液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待电流稳定后，读出电流值ix＝53.6nA，即待测溶液所含苯酚浓度对应的还原电流信号，将ix＝53.6代入所述标准方程y＝-10.23+337.98x，得到ix＝-10.23+337.98x x，可计算得到含有未知浓度的酚类物质的待测溶液所含的酚类物质的浓度x＝(ix+10.23)/330.27＝0.1889(mg/L)。
实施例5：
一、工作电极的制备
所述工作电极为纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。作为所述工作电极的基底的硼掺杂金刚石薄膜是通过热丝化学气相沉积方法(热丝化学气相沉积装置由上海交通大学交友钻石涂层有限公司、上海东贝真空设备有限公司联合研制)，在硅(100)片上沉积硼掺杂微米级金刚石颗粒而成，所述硼掺杂金刚石薄膜被切割成5mm*5mm的正方形。
将上述硼掺杂金刚石薄膜依次在10ml的水(本实施例中所用的水均由Millipore Milli-Q纯水仪制备)、乙醇、丙酮中各超声10分钟洗净后，在空气中晾干。然后将所述硼掺杂金刚石薄膜浸泡于烯丙胺中，在室温、氮气保护下、紫外光(254nm)照射6小时后，取出，用乙醇冲洗后晾干，得到氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜。
用磷酸氢二钠、磷酸二氢钠和水分别配制pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液和pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液。
配制含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为标准溶液。
配制含有0.2mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液作为待测溶液。
采用柠檬酸三钠还原法制备质量分数为0.01％的纳米金溶胶(具体方法可参照文献“G.Frens，Nature Phys.Sci.241(1973)20”)，所述纳米金溶胶的粒径为10-50nm。
称取0.01g粒径为500nm的纳米金刚石粉末，超声分散于1ml的水中，得到纳米金刚石分散液。
称取1mg酪氨酸酶(购买自沃辛顿生化，规格为＞1000ku/mg)，溶解于10μL的pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液中，得到酪氨酸酶溶液，将所述酪氨酸酶溶液与10μL的所述的纳米金刚石分散液混合均匀，4℃冷藏放置8小时，依次加入20μL的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液和20μL的质量浓度为0.01％的纳米金溶胶，混合均匀，立即取10μL的所述的纳米粒子与酪氨酸酶的混合液，滴加于所述的氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，4℃冷藏8小时后在室温下干燥至所述硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的酪氨酸酶修饰层，用pH＝7.0的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，即为所述工作电极。
二、三电极体系的电化学检测装置的组装
组装方法及组装出的三电极体系的电化学检测装置同实施例1。
三、苯酚的标准曲线
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极(上海雷磁218型)作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待基线电流稳定后，向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中的10mL的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，此时会出现一个还原电流信号，在电流-时间曲线上显示为一个电流越阶，当所述的还原电流信号稳定后，依照上述步骤重复加入5μL的含有100mg/L苯酚的pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液，总共加入6次，得到显示出6个电流越阶的电流-时间曲线，所述的电流-时间曲线的基线为背景电流信号，对应pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚浓度为0mg/L，所述的电流-时间曲线上的6个电流越阶所显示的还原电流信号按照时间顺序对应着pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液的苯酚浓度依次为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3mg/L。
使用数据处理软件0rigin6.0进行数据处理：以所述的电流-时间曲线显示的背景电流信号和6个电流越阶所显示的还原电流信号为纵坐标(y)，以0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3mg/L为横坐标(x)作图，得到图12所示的7个数据点，对上述9个数据点进行线性拟合，得到pH＝6.5的0.1M磷酸缓冲液中的苯酚的标准曲线(图12)及标准方程y＝25.9+275.71x，线性因子R＝0.9905，线性范围为0.05-0.3mg/L，检出限(信噪比＝3/1)为0.007mg/L。
四、待测溶液苯酚浓度的检测
将上述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极，铂电极作为对电极，银/氯化银(Ag/AgCl)电极作为参比电极的三电极体系的电化学检测装置通过电极线与电化学工作站(美国普林斯顿Potetentiostat/Galvanostat Model 263A)连接。向所述的三电极体系的电化学检测装置的石英电解池中加入5-10mL的待测溶液，确保所述的参比电极和对电极的前端浸入液面下，在稳定的电磁搅拌下进行恒电压计时电流实验，将电化学工作站设定为恒电压计时电流实验模式，实验参数设定工作电压为-0.05V(vs.Ag/AgCl)，开始所述的恒电压计时电流实验，待电流稳定后，读出电流值ix＝79.4nA，即待测溶液所含苯酚浓度对应的还原电流信号，将ix＝79.4代入所述标准方程y＝25.9+275.71x，得到ix＝25.9+275.71x，可计算得到含有未知浓度的酚类物质的待测溶液所含的酚类物质的浓度x＝(ix-25.9)/275.71＝0.1940(mg/L)。
Claims (8)
1.一种用于检测水中酚类物质的电极，其特征是：所述的电极是由纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极；
所述的纳米粒子是粒径为50-500nm的纳米金刚石，或是粒径为50-500nm的纳米金刚石与粒径为10-50nm的纳米金颗粒的混合物。
2.根据权利要求1所述的用于检测水中酚类物质的电极，其特征是：所述的混合物中的粒径为50-500nm的纳米金刚石与粒径为10-50nm的纳米金颗粒的质量比为1∶1。
3.一种根据权利要求1或2所述的用于检测水中酚类物质的电极的制备方法，其特征是：
将酪氨酸酶溶解于pH＝7的0.01M磷酸缓冲液中得到100mg/ml的酪氨酸酶溶液，将所述的酪氨酸酶溶液与10mg/ml的纳米金刚石分散液按体积比为1∶1的比例混合，得到酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液，其中：所述纳米金刚石的粒径为50-500nm；在温度为4℃下冷藏放置8小时，加入与所述的酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液等体积的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液，混合均匀，立即滴于氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，在温度为4℃下冷藏8-12小时后取出，在室温下干燥至氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的固化膜，用pH＝7的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
4.一种根据权利要求1或2所述的用于检测水中酚类物质的电极的制备方法，其特征是：
将酪氨酸酶溶解于pH＝7的0.01M磷酸缓冲液中得到100mg/ml酪氨酸酶溶液，将所述的酪氨酸酶溶液与10mg/ml的纳米金刚石分散液按体积比为1∶1的比例混合，得到酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液，其中：所述纳米金刚石的粒径为50-500nm；在温度为4℃下冷藏放置8小时，依次加入与所述的酪氨酸酶与纳米金刚石的混合溶液等体积的质量浓度为2.5％的戊二醛水溶液和质量浓度为0.01％的纳米金溶胶，混合均匀，立即滴于氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面，其中：所述的纳米金溶胶中的纳米金颗粒的粒径为10-50nm；在温度为4℃下冷藏8小时后取出，在室温下干燥至氨基终端的硼掺杂金刚石薄膜的表面形成一层均匀的固化膜，用pH＝7的0.01M磷酸缓冲液冲洗后晾干，得到所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
5.一种根据权利要求1或2所述的用于检测水中酚类物质的电极的应用，其特征是：所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为对水中的酚类物质进行电化学检测的三电极体系的电化学检测装置中的工作电极，或作为对水中的酚类物质进行电化学检测的电化学传感器中的工作电极。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征是：所述的三电极体系的电化学检测装置的结构为：在一底部有圆形小孔的石英电解池的底部外面固定有所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极，在该纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极的另一面相接有一不锈钢底板；所述纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极与所述石英电解池之间有橡胶密封圈；将作为对电极的铂电极和作为参比电极的银/氯化银电极置于所述石英电解池之中，以所述的纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极作为工作电极。
7.根据权利要求5所述的应用，所述的电化学传感器包括电极帽、橡胶密封圈、工作电极、导电基片、对电极、电极杆、对电极导线和工作电极导线；其特征是：
所述的电化学传感器中的所述的电极杆是一形状为凸形形状的圆柱体管，在该凸形形状的圆柱体管的小直径的圆柱体的表面带有螺纹，且在小直径的圆柱体的顶端开有凹槽；在该凸形形状的圆柱体管的大直径的圆柱体的侧壁内，并且沿着所述的大直径的圆柱体的纵向方向，开有贯通所述的大直径的圆柱体的直孔；
所述的导电基片安插在所述的凹槽中；与所述的导电基片相连接的所述的工作电极导线从所述的凸形形状的圆柱体管的中间的孔道中穿出凸形形状的圆柱体管外；所述的导电基片的另一面连接有所述的工作电极；
所述的对电极为圆环形金属圈，其套在所述的小直径的圆柱体与大直径的圆柱体分界处的小直径的圆柱体上，所述的对电极导线穿过所述的大直径的圆柱体上的直孔与所述的对电极连接；
所述的电极帽是一具有内螺纹，且中心有圆孔的盖型螺帽；所述的盖型螺帽的螺帽盖与所述的工作电极之间有橡胶密封圈；
所述的电极帽通过其内螺纹与所述的小直径的圆柱体表面的外螺纹螺合；
所述的工作电极是纳米粒子与酪氨酸酶共同修饰的硼掺杂金刚石薄膜电极。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征是：所述的电极杆的材料为聚四氟乙烯管。
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Cited By (3)
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| RU2539837C1 (ru) * | 2013-07-09 | 2015-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах |
| WO2020113362A1 (zh) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 中国水产科学研究院 | 一种酪氨酸酶修饰的黑磷及其在生物传感器中的应用 |
| CN114252487A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 酶电极、电化学生物传感器、水中苯酚浓度的分析方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1055926A2 (en) * | 1999-05-28 | 2000-11-29 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Electrochemical assay using an electroconductive diamond-coated electrode, and electrochemical assay system based thereon |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1055926A2 (en) * | 1999-05-28 | 2000-11-29 | Kabushiki Kaisha Meidensha | Electrochemical assay using an electroconductive diamond-coated electrode, and electrochemical assay system based thereon |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| HIDEO NOTSU等: "Tyrosinase-modified boron-doped diamond electrodes for the determination of phenol derivatives", 《JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY》, vol. 523, no. 12, 19 April 2002 (2002-04-19), pages 86 - 92 * |
| JIANWEN ZHAO等: "A novel tyrosinase biosensor based on biofunctional ZnO nanorod microarrays on the nanocrystalline diamond electrode for detection of phenolic compounds", 《BIOELECTROCHEMISTRY》, vol. 75, no. 1, 30 April 2009 (2009-04-30), pages 44 - 49 * |
| 关波: "纳米金刚石及金刚石薄膜材料的功能化修饰及应用研究", 《中国科学院研究生院博士学位论文》, 19 July 2010 (2010-07-19) * |
| 周艳丽等: "酪氨酸酶在硼掺杂金刚石薄膜电极上的固定及酚类化合物的检测", 《电化学》, vol. 12, no. 2, 31 May 2006 (2006-05-31), pages 214 - 217 * |
| 赵建文: "功能化金刚石薄膜制备及其应用研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技I辑》, 15 October 2008 (2008-10-15), pages 90 - 95 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2539837C1 (ru) * | 2013-07-09 | 2015-01-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский государственный университет" (КемГУ) | Способ вольтамперометрического определения фенола в воде и водных объектах |
| WO2020113362A1 (zh) * | 2018-12-03 | 2020-06-11 | 中国水产科学研究院 | 一种酪氨酸酶修饰的黑磷及其在生物传感器中的应用 |
| KR20210088699A (ko) * | 2018-12-03 | 2021-07-14 | 차이니즈 아카데미 오브 피셔리 사이언스 | 티로시나아제 변형 흑린 및 이의 바이오센서 분야에서의 응용 |
| KR102641277B1 (ko) | 2018-12-03 | 2024-02-29 | 차이니즈 아카데미 오브 피셔리 사이언스 | 티로시나아제 변형 흑린 및 이의 바이오센서 분야에서의 응용 |
| CN114252487A (zh) * | 2020-09-24 | 2022-03-29 | 中国科学院理化技术研究所 | 酶电极、电化学生物传感器、水中苯酚浓度的分析方法 |
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