CN110487882B - 选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器及其应用，其以泡沫镍作为基底，苯胺和对硝基苯酚的硫酸溶液作为电解质，在电场的作用下直接在泡沫镍表面聚合形成分子印迹聚合物制得，对硝基苯酚的检出限为1×10‑9 mol/L，线性范围为2.5×10‑6～1×10‑7 mol/L，其具体制备方法包括以下步骤：一、将裁剪好的泡沫镍制成泡沫镍电极；二、将功能单体和模板分子溶解在酸性水溶液中，混合均匀，功能单体为苯胺，模板分子为对硝基苯酚；三、将步骤二中混合好的溶液作为电解质溶液，然后将泡沫镍电极置于混合溶液中，在电场的作用下进行电化学聚合。本发明制备出的分子印迹具有良好的水溶性，灵敏度高。

Description

选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器及其应用
技术领域：
本发明涉及的是电化学传感器领域，具体涉及的是选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器及其应用。
背景技术：
随着社会的快速发展，医药和化工产业的不断扩大,作为生产医药和精细化工产品的中间体—对硝基苯酚的需求量越来越大,但是伴随而来的是大量含对硝基苯酚废水被排入生态环境中导致地表水以及地下水受到污染,生态环境遭到破坏。对硝基苯酚用途非常广泛,来源极其丰富,但是由于其分子结构中的对位硝基和羟基可以与苯环发生共轭作用从而导致其难以被生物降解,而且其部分降解之后产生的亚硝基和苯胺也是具有很强毒性的致癌物质。另外气态对硝基苯酚可经呼吸系统和皮肤吸收,导致血液送氧能力下降而出现头晕、炫目、皮肤发紫等症状。即便在非常低的浓度下都可以引起异常的生理变化。因此，急需开发出一种灵敏度高、成本低廉、操作简便的对硝基苯酚检测技术。
分子印迹技术是一种制备对模板分子具有识别性能的聚合物的技术。分子印迹聚合物(MIPs)对模板分子的识别具有特异识别性、构效预定性和广泛实用性等特点。分子印迹聚合物具有化学稳定性好、选择性高和容易制备等特点，实现对硝基苯酚的高选择性识别。分子印迹电化学传感器就是将电化学传感器检测快速、操作简单的优势与分子印迹技术相结合，可用于痕量对硝基苯酚的特异性检测。
但是，目前分子印迹电化学传感器技术尚不成熟，仍然存在着制备方法复杂，灵敏度较低和亲水性差等问题。
发明内容：
本发明的目的是提供选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器，这种选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器用于解决目前分子印迹电化学传感器所面临的制备过程复杂，亲水性差和检出限高等问题，本发明的另一个目的是提供这种选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器以泡沫镍作为基底，苯胺和对硝基苯酚的硫酸溶液作为电解质，在电场的作用下直接在泡沫镍表面聚合形成分子印迹聚合物制得，，对硝基苯酚的检出限为1×10-9 mol/L，线性范围为2.5×10-6～1×10-7 mol/L，其具体制备方法包括以下步骤：
步骤一、将裁剪好的泡沫镍分别用丙酮、乙醇和超纯水进行超声处理，制成泡沫镍电极；
步骤二、将功能单体和模板分子溶解在酸性水溶液中，混合均匀，功能单体为苯胺，模板分子为对硝基苯酚，苯胺与对硝基苯酚的摩尔比为2～5:1；
步骤三、将步骤二中混合好的溶液作为电解质溶液，然后将泡沫镍电极置于混合溶液中，在电场的作用下进行电化学聚合，在泡沫镍表面聚合形成分子印迹聚合物，用甲醇和乙酸的混合溶液洗去对硝基苯酚后，得到选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器。
上述方案中酸性水溶液为硫酸溶液，硫酸溶液浓度为0.4～0.6 mol/L。
上述方案中电化学聚合条件为电压范围：-1～2V，扫描速率: 30～70mV/s，扫描周期: 10～30圈。
上述方案中甲醇和乙酸的体积比为7～9:1。
上述选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器用于水体样本中对硝基苯酚的选择性识别和定量检测。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明以苯胺作为功能单体在电场的作用下聚合形成分子印迹聚合物的主体为聚苯胺，所以形成的分子印迹聚合物具有优良的导电能力。
2、本发明分子印迹产生的场所为水溶液，制备出的分子印迹具有良好的水溶性。
3、本发明以电引发聚合反应，所制备出的纳米级别分子印迹聚合物，单位面积内具有更多的附着位点，从而提高分子印迹电化学传感器的灵敏度。
附图说明：
图1是本发明所制备的选择性识别对硝基苯酚分子印迹电化学传感器的扫描电镜图。
图2是泡沫镍电极、非分子印迹传感器和分子印迹传感器在对硝基苯酚溶液中的循环伏安曲线。
图3是峰电流值与对硝基苯酚标准溶液浓度的关系曲线。
具体实施方式：
下面对本发明做进一步的说明：
实施例1：
这种选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器以泡沫镍作为基底，苯胺和对硝基苯酚的硫酸溶液作为电解质，在电场的作用下直接在泡沫镍表面聚合形成分子印迹聚合物制得，具体如下：
步骤一：将裁剪好的泡沫镍分别用丙酮、乙醇和去离子水超声处理30 min，然后在60℃下烘干备用。
步骤二：以0.05 mol/L对硝基苯酚作为模板分子，0.05 mol/L苯胺作为功能单体，充分溶解在0.5 mol/L硫酸溶液中。
步骤三：将泡沫镍置于步骤二所制得的溶液中，采用三电极体系进行电聚合，电压范围为-0.5~1.2 V，扫描速率为50 mV/s，扫描周期为15圈。
步骤四：将步骤三所制得的泡沫镍电极置于索氏提取器中淋洗3 h，甲醇和乙酸体积比为9:1的混合溶液作为淋洗溶液，然后将淋洗后泡沫镍电极在室温下晾干备用，。
步骤五：将步骤四所制备的电极置于1.0×10-6 mol/L对硝基苯酚标准溶液中进行循环伏安检测，电压范围为-1~0 V，扫描速率为30 mV/s。结果表明，在峰处的电流值为0.15mA。
实施例2：
本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤二的苯胺浓度为0.1 mol/L。其他步骤与具体实施例1相同。在峰处的电流值为0.39 mA。
实施例3：
本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤二的苯胺浓度为0.15 mol/L。其他步骤与具体实施例1相同。在峰处的电流值为0.71 mA。
实施例4：
本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤二的苯胺浓度为0.2 mol/L。其他步骤与具体实施例1相同。在峰处的电流值为1.2 mA。
实施例5：
本实施例与具体实施例1的不同点是：步骤二的苯胺浓度为0.25 mol/L。其他步骤与具体实施例1相同。在峰处的电流值为0.90 mA。

Claims (1)

1.一种选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器的应用，其特征在于：所述的选 择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器用于水体样本中对硝基苯酚的选择性识别和定量检测；
所述的选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器以泡沫镍作为基底，苯胺和对硝基苯酚的硫酸溶液作为电解质，在电场的作用下直接在泡沫镍表面聚合形成分子印迹聚合物制得，其对硝基苯酚的检出限为1×10-9 mol/L，线性范围为2.5×10-6～1×10-7 mol/L，其制备方法包括以下步骤：
步骤一、将裁剪好的泡沫镍分别用丙酮、乙醇和超纯水进行超声处理，制成泡沫镍电极；
步骤二、将功能单体和模板分子溶解在酸性水溶液中，混合均匀，功能单体为苯胺，模板分子为对硝基苯酚，苯胺与对硝基苯酚的摩尔比为2～5:1；酸性水溶液为硫酸溶液，硫酸溶液浓度为0.4～0.6 mol/L；
步骤三、将步骤二中混合好的溶液作为电解质溶液，然后将泡沫镍电极置于混合溶液中，在电场的作用下进行电化学聚合，在泡沫镍表面聚合形成分子印迹聚合物，用甲醇和乙酸的混合溶液洗去对硝基苯酚后，得到选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器；电化学聚合条件为电压范围：-1～2V，扫描速率: 30～70mV/s，扫描周期: 10～30圈；甲醇和乙酸的体积比为7～9:1；
步骤四、将步骤三制备好的选择性识别对硝基苯酚的分子印迹电化学传感器置于1.0×10-6 mol/L对硝基苯酚标准溶液中进行循环伏安检测，电压范围为-1~0 V，扫描速率为30mV/s。
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