CN107167504B - 印迹电化学传感器及其制备方法和叔丁基对苯二酚的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种印迹电化学传感器及其制备方法和叔丁基对苯二酚的检测方法，该制备方法包括将碳纸和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在采用循环伏安法进行聚合；其中，所述聚合液由高氯酸锂、PBS缓冲液、吡咯和叔丁基对苯二酚组成；将处理后的金纳米粒子修饰电极经循环伏安法进行电化学洗脱后得到所述印迹电化学传感器；实现了对叔丁基对苯二酚的专一性识别，显著提高了检测的抗干扰能力，并能对其进行灵敏的定量检测。
Description
技术领域
本发明涉及电化学传感器，具体地，涉及印迹电化学传感器及其制备方法和叔丁基对苯二酚的检测方法。
背景技术
近年来，分子印迹技术发展迅速，由于其卓越的选择性识别分子的能力而逐步取代了生物传感中的酶和抗体，且其还具备性能稳定、成本低、易于制备等优点，被广泛应用于仿生传感、色谱分离、酶模拟、药物分析和手性拆分等领域。聚吡咯是一种研究和使用较多的一种杂环共轭型导电高分子,以吡咯为单体，经过电化学氧化聚合制成导电性薄膜，或者用化学聚合方法合成。是一种空气稳定性好，易于电化学聚合成膜的导电聚合物，不溶不熔。
目前已有大量文献报道，以吡咯为功能单体制备分子印迹传感器。如Levent Ozcan课题组以铅笔芯电极为基底电极，吡咯为功能单体，扑热息痛为模板分子，制备分子印迹传感器，从而实现我对模板分子的特异性检测，效果显著。Bing Lu等以吡咯为功能单体，槲皮素为模板分子结合β-环糊精良好的生物相容性以及金纳米粒子和石墨烯的高导电性实现了度槲皮素的表面印迹。取得了显著效果。
石墨因其良好的导电性被广泛应用于电池材料。近来，石墨纸在电化学传感中的成功应用也有报道。如Weihua Cai等已柔性石墨纸为电极实现对多巴胺，抗坏血酸，尿酸的灵敏检测。
叔丁基对苯二酚(TBHQ)是一种新合成的抗氧化剂，对植物油有很好的保护作用，广泛被用作油脂抗氧化剂而添加到脂质食品中。但过量的摄入会对人体健康产生危害，所以各国严格限制它在食品中的使用量。我国对油脂及其制品中抗氧化剂的测定一直沿用薄层法、比色法、气相色谱法和极谱法。近年来，有采用高效液相色谱法同时测定油脂中多种抗氧化剂的报道。但上述方法样品前处理繁琐，且仪器较为昂贵，耗时耗力。印迹聚合物中的印迹空穴与模板分子的分子尺寸、立体结构和官能团相互补，可选择性地结合模板分子。
发明内容
本发明的目的是提供一种印迹电化学传感器及其制备方法和叔丁基对苯二酚的检测方法，实现了对叔丁基对苯二酚的专一性识别，显著提高了检测的抗干扰能力，并能对其进行灵敏的定量检测。
为了实现上述目的，本发明提供了一种印迹电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将碳纸和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；
(2)将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，并采用循环伏安法进行聚合；其中，所述聚合液由高氯酸锂、PBS缓冲液、吡咯和叔丁基对苯二酚组成；
(3)将步骤(2)中处理后的金纳米粒子修饰电极经循环伏安法进行电化学洗脱后得到所述印迹电化学传感器。
本发明还提供了一种印迹电化学传感器，所述印迹电化学传感器由上述的制备方法制得。
本发明还提供了一种印迹电化学传感器在叔丁基对苯二酚检测中的应用。
通过上述技术方案，本发明提供了一种印迹电化学传感器及其制备方法和叔丁基对苯二酚的检测方法，该制备方法包括将碳纸和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在采用循环伏安法进行聚合；其中，所述聚合液由高氯酸锂、PBS缓冲液、吡咯和叔丁基对苯二酚组成；将处理后的金纳米粒子修饰电极经循环伏安法进行电化学洗脱后得到所述印迹电化学传感器；该方法以石墨纸为电极材料，以吡咯为功能单体，叔丁基对苯二酚为模板分子，制得的印迹电化学传感器实现了对叔丁基对苯二酚的专一性识别，显著提高了检测的抗干扰能力，并能对其进行灵敏的定量检测，同时本发明与现有技术相比，具有较高的灵敏度，且具备良好的选择性、制备简单、成本低、性能稳定等一系列优点。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是印迹电化学传感器(MIP)和非印迹电化学传感器(NIP)对叔丁基对苯二酚及干扰物的选择性比较图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种印迹电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将碳纸和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；
(2)将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，采用循环伏安法进行聚合；其中，所述聚合液由高氯酸锂、PBS缓冲液、吡咯和叔丁基对苯二酚组成；
(3)将步骤(2)中处理后的金纳米粒子修饰电极经循环伏安法进行电化学洗脱后得到所述印迹电化学传感器。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步增加金纳米粒子的增敏作用，所述氯金酸溶液的浓度为3.5-4.5mmol/L；相对于0.5cm×0.5cm面积的所述碳纸，所述氯金酸溶液的用量为4.5-5.5mL。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高电化学沉积的效果，所述电化学沉积中，电位范围为-0.2V-0.1V，沉积的时间为100-400s。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步增加制得的电化学传感器对叔丁基对苯二酚检测的灵敏度，相对于5mL的PBS缓冲液，所述高氯酸锂的含量为0.08-0.09g，所述吡咯的含量为14-14.5μL，所述叔丁基对苯二酚的用量为20-30μL，其中，PBS缓冲液的pH为4-8。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高聚合的效果，在所述聚合中，聚合的电位为-0.6-0.8V，扫描速率为0.025-0.125V/s，聚合的圈数为10-30圈。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步增加制得的电化学传感器对叔丁基对苯二酚检测的灵敏度，在所述电化学洗脱中，洗脱电位为-0.4-1.6V，扫描速率为0.04-0.06V/s，洗脱的次数为3-5次。
进一步的，在所述电化学洗脱中，洗脱液为0.4-0.6mol/L的硫酸溶液。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了避免炭纸上的杂质对后续实验造成影响，所述碳纸在使用前需利用乙醇进行清洗。
本发明还提供了一种印迹电化学传感器，所述印迹电化学传感器由上述的制备方法制得。
本发明还提供了一种叔丁基对苯二酚的检测方法，所述检测方法为使用根据权利9所述的印迹电化学传感器对叔丁基对苯二酚进行检测；
优选地，所述检测方法为采用差分脉冲伏安法进行检测；
进一步优选地，所述检测方法为置于PBS溶液中进行；
更为优选地，差分脉冲伏安法中的电位为-0.4-0.8V。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中使用的碳纸先用小刀和刻度尺裁减成0.5cm宽，6cm长的长方形纸条。用胶带封住一端，使一端面积在0.5cm×0.5cm，然后把裁好的碳纸条浸入盛有乙醇的烧杯中清洗，取出碳纸，晾干备用。
实施例1
将碳纸和3.5mmol/L氯金酸溶液混合，经电化学沉积(电位为-0.2V-0.1V，沉积的时间为100s)得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，采用循环伏安法进行聚合(聚合的电位为-0.6-0.8V，扫描速率为0.025V/s，聚合的圈数为10圈)；其中，所述聚合液由0.08g高氯酸锂、5mL PBS缓冲液、14μL吡咯和20μL叔丁基对苯二酚组成，PBS缓冲液的pH为4；将处理后的金纳米粒子修饰电极在0.4mol/L的硫酸溶液中经循环伏安法进行电化学洗脱(洗脱电位为-0.4-1.6V，扫描速率为0.04V/s，洗脱的次数为3次)后得到所述印迹电化学传感器A1。
实施例2
将碳纸和4.5mmol/L氯金酸溶液混合，经电化学沉积(电位为-0.2V-0.1V，沉积的时间为400s)得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，采用循环伏安法进行聚合(聚合的电位为-0.6-0.8V，扫描速率为0.125V/s，聚合的圈数为30圈)；其中，所述聚合液由0.09g高氯酸锂、5mL PBS缓冲液、14.5μL吡咯和30μL叔丁基对苯二酚组成，PBS缓冲液的pH为8；将处理后的金纳米粒子修饰电极在0.6mol/L的硫酸溶液中经循环伏安法进行电化学洗脱(洗脱电位为-0.4-1.6V，扫描速率为0.06V/s，洗脱的次数为5次)后得到所述印迹电化学传感器A2。
实施例3
将碳纸和4mmol/L氯金酸溶液混合，经电化学沉积(电位为-0.2V-0.1V，沉积的时间为200s)得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，采用循环伏安法进行聚合(聚合的电位为-0.6-0.8V，扫描速率为0.1V/s，聚合的圈数为20圈)；其中，所述聚合液由0.0802g高氯酸锂、5mL PBS缓冲液、14.2μL吡咯和25μL叔丁基对苯二酚组成，PBS缓冲液的pH为5；将处理后的金纳米粒子修饰电极在0.5mol/L的硫酸溶液中经循环伏安法进行电化学洗脱(洗脱电位为-0.4-1.6V，扫描速率为0.05V/s，洗脱的次数为4次)后得到所述印迹电化学传感器A3。
实施例4
按照实施例3的方法进行制备，不同的是，所述聚合液由0.0802g高氯酸锂、5mLPBS缓冲液(pH为5)和14.2μL吡咯组成；得到非印迹电化学传感器A4。
测试例1
在5mL 0.1mol/L的PBS缓冲液(pH＝5)底液中加入5×10-5mol/L的叔丁基对苯二酚(TBHQ)，得到测试液A；利用制得的印迹电化学传感器A3和非印迹电化学传感器A4分别对测试液A进行检测，通过差分脉冲伏安法(DPV)检测氧化峰电流信号的大小，结果见图1。
测试例2
在5mL 0.1mol/L的PBS缓冲液(pH＝5)底液中加入5×10-5mol/L的丁基羟基茴香醚(BHA)，得到测试液B；利用制得的印迹电化学传感器A3和非印迹电化学传感器A4分别对测试液B进行检测，通过差分脉冲伏安法(DPV)检测氧化峰电流信号的大小，结果见图1。
测试例3
在5mL 0.1mol/L的PBS缓冲液(pH＝5)底液中加入5×10-5mol/L的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)，得到测试液C；利用制得的印迹电化学传感器A3和非印迹电化学传感器A4分别对测试液C进行检测，通过差分脉冲伏安法(DPV)检测氧化峰电流信号的大小，结果见图1。
测试例4
在5mL 0.1mol/L的PBS缓冲液(pH＝5)底液中加入5×10-5mol/L的对苯二酚(HQ)，得到测试液D；利用制得的印迹电化学传感器A3和非印迹电化学传感器A4分别对测试液D进行检测，通过差分脉冲伏安法(DPV)检测氧化峰电流信号的大小，结果见图1。
测试例5
在5mL 0.1mol/L的PBS缓冲液(pH＝5)底液中加入5×10-5mol/L的2,4-二叔丁基苯酚(TBP)，得到测试液E；利用制得的印迹电化学传感器A3和非印迹电化学传感器A4分别对测试液E进行检测，通过差分脉冲伏安法(DPV)检测氧化峰电流信号的大小，结果见图1。
测试例6
在5mL 0.1mol/L的PBS缓冲液(pH＝5)底液中加入5×10-5mol/L的邻甲基对苯二酚(MHQ)，得到测试液F；利用制得的印迹电化学传感器A3和非印迹电化学传感器A4分别对测试液F进行检测，通过差分脉冲伏安法(DPV)检测氧化峰电流信号的大小，结果见图1。
如图1所示的实验结果表明，该制得的印迹电化学传感器对叔丁基对苯二酚的选择性良好。因而，该发明技术具有良好的选择性、性能稳定、成本低、制备简单等优点。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (8)
1.一种印迹电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将碳纸和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；
(2)将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，并采用循环伏安法进行聚合；其中，所述聚合液包括高氯酸锂、PBS缓冲液、吡咯和叔丁基对苯二酚；
(3)将步骤(2)中处理后的金纳米粒子修饰电极经循环伏安法进行电化学洗脱后得到所述印迹电化学传感器；
相对于5mL的PBS缓冲液，所述高氯酸锂的含量为0.08-0.09g，所述吡咯的含量为14-14.5μL，所述叔丁基对苯二酚的用量为20-30μL，其中，PBS缓冲液的pH为4-8；
在所述聚合中，聚合的电位为-0.6-0.8V，扫描速率为0.025-0.125V/s，聚合的圈数为10-30圈。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，所述氯金酸溶液的浓度为3.5-4.5mmol/L；
相对于0.5cm×0.5cm面积的所述碳纸，所述氯金酸溶液的用量为4.5-5.5mL。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述电化学沉积中，电位范围为-0.2V-0.1V，沉积的时间为100-400s。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述电化学洗脱中，洗脱电位为-0.4-1.6V，扫描速率为0.04-0.06V/s，洗脱的次数为3-5次。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在所述电化学洗脱中，洗脱液为0.4-0.6mol/L的硫酸溶液。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其中，所述碳纸在使用前需利用乙醇进行清洗。
7.一种印迹电化学传感器，其特征在于，所述印迹电化学传感器由权利要求1-6中任意一项所述的制备方法制得。
8.一种叔丁基对苯二酚的检测方法，其特征在于，所述检测方法为使用根据权利要求7所述的印迹电化学传感器对叔丁基对苯二酚进行检测；
所述检测方法为采用差分脉冲伏安法进行检测；
所述检测方法为置于PBS溶液中进行；
差分脉冲伏安法中的电位为-0.4-0.8V。
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