CN114235914A - 一种基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用 - Google Patents
一种基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114235914A CN114235914A CN202111308966.8A CN202111308966A CN114235914A CN 114235914 A CN114235914 A CN 114235914A CN 202111308966 A CN202111308966 A CN 202111308966A CN 114235914 A CN114235914 A CN 114235914A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- salicylic acid
- electrode
- electrochemical sensor
- nanocomposite
- mxene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 239000002253 acid Substances 0.000 title description 2
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 145
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 71
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 claims abstract description 71
- 229910009819 Ti3C2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 9
- 229910003603 H2PdCl4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 21
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 19
- 238000001903 differential pulse voltammetry Methods 0.000 claims description 13
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 11
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 7
- 229910021607 Silver chloride Inorganic materials 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 6
- HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M silver monochloride Chemical compound [Cl-].[Ag+] HKZLPVFGJNLROG-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims 1
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 62
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract 1
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- IJFXRHURBJZNAO-UHFFFAOYSA-N 3-hydroxybenzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(O)=C1 IJFXRHURBJZNAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N folic acid Chemical compound C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 208000004998 Abdominal Pain Diseases 0.000 description 1
- 208000010444 Acidosis Diseases 0.000 description 1
- BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N Aspirin Chemical compound CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(O)=O BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- 235000003932 Betula Nutrition 0.000 description 1
- 241000219429 Betula Species 0.000 description 1
- 206010048962 Brain oedema Diseases 0.000 description 1
- 235000017595 Callicarpa japonica Nutrition 0.000 description 1
- 240000003690 Callicarpa japonica Species 0.000 description 1
- 229920000832 Cutin Polymers 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 208000010496 Heart Arrest Diseases 0.000 description 1
- OVBPIULPVIDEAO-UHFFFAOYSA-N N-Pteroyl-L-glutaminsaeure Natural products C=1N=C2NC(N)=NC(=O)C2=NC=1CNC1=CC=C(C(=O)NC(CCC(O)=O)C(O)=O)C=C1 OVBPIULPVIDEAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- 206010047700 Vomiting Diseases 0.000 description 1
- 229960001138 acetylsalicylic acid Drugs 0.000 description 1
- 230000007950 acidosis Effects 0.000 description 1
- 208000026545 acidosis disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960004365 benzoic acid Drugs 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 208000006752 brain edema Diseases 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 238000005251 capillar electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000015165 citric acid Nutrition 0.000 description 1
- 229960004106 citric acid Drugs 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 230000001815 facial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 229960000304 folic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000019152 folic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011724 folic acid Substances 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000004949 mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002674 ointment Substances 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000000083 pulse voltammetry Methods 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000008673 vomiting Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/48—Systems using polarography, i.e. measuring changes in current under a slowly-varying voltage
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于Ti3C2(MXene)‑Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用；所述水杨酸电化学传感器包括参比电极，对电极和修饰后的工作电极；所述修饰后的工作电极包括玻碳电极和修饰在玻碳电极表面的纳米复合材料，所述纳米复合材料为Ti3C2(MXene)‑Pd纳米复合材料。所述Ti3C2(MXene)‑Pd纳米复合材料通过Ti3C2(MXene)在H2PdCl4中自还原出钯纳米粒子制备得到。本发明制备的传感器具备优异的性能，拥有较宽的线性范围与较低的检测限，较高的灵敏度，良好的稳定性与抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明属于电化学传感器技术领域，具体涉及一种基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用。
背景技术
水杨酸是一种脂溶性的有机酸，在自然界中主要存在于柳树皮、白珠树叶和甜桦树等植物中，同时水杨酸也是重要的精细化工原料，在很多方面都有应用，如治疗皮肤疾病、制备化妆品和药膏，以及降低皮肤角质，水杨酸也是阿司匹林的重要原料。但是，过量的水杨酸会引起呕吐、腹痛、酸中毒等症状，甚至会引发更危险的并发症，如大脑肿胀，心脏骤停。因此，水杨酸的检测在化妆品领域具有重要意义。
水杨酸的检测方法包括紫外光谱法，质谱法，高效液相色谱法，毛细血管电泳法等(电化学生物传感器活体检测植物葡萄糖及水杨酸的研究.杨磊.1绪论.15.31)，这些方法都有一些缺陷，如无法实现水杨酸的即时检测，同时会有耗时，实验仪器价格昂贵，实验操作复杂，灵敏度低等问题，因此，具有高灵敏度和选择性，低成本以及易于自动化等特点的电化学传感器已经被广泛的研究并迅速发展。
发明内容
本发明针对现有检测技术中的不足之处，提供了一种基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器制备方法及其应用，该传感器具备较宽的检测线性范围与较低的检测限，良好的稳定性与抗干扰能力等特点。
电化学传感器通过在电极表面修饰材料作为识别元件，将识别元件与水杨酸之间的反应产生的信号转化为电信号，从而根据电化学信号的强度计算水杨酸的浓度。
水杨酸电化学传感器工作原理为水杨酸在工作电极上发生氧化反应，识别元件对水杨酸产生电催化氧化，使得其氧化电流增大，所检测的氧化电流峰值大小与水杨酸的浓度存在线性关系。通过改变水杨酸浓度，测量峰值电流，得到电流与水杨酸的函数关系，从而根据电流大小计算未知的水杨酸浓度。
电化学传感器的研究主要集中在提高其灵敏度与抗干扰性上，通过修饰性能更优异的纳米材料可以达到上述目的。二维层状结构的Ti3C2(MXene)由于其优异的导电性、较大的比表面积、易于功能化和良好的稳定性等优势被广泛应用。本发明制备了一种Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极，该电极材料的制备方法简单易行，所制备的电化学传感器具备优异的灵敏度、较宽的线性范围、良好的抗干扰性和稳定性。
本发明通过下述技术方案实现。
基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，包括参比电极，对电极和修饰后的工作电极；所述修饰后的工作电极包括玻碳电极和修饰在玻碳电极表面的纳米复合材料，所述纳米复合材料为Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料。
优选的，所述参比电极为Ag/AgCl；所述对电极为铂丝。
优选的，所述修饰后的工作电极制备步骤如下：
(1)将Ti3C2(MXene)纳米材料分散在去离子水中，超声处理，得到Ti3C2(MXene)分散液；
(2)向步骤(1)制备得到的Ti3C2(MXene)分散液中加入H2PdCl4溶液，室温下反应，离心洗涤后收集沉淀，重新分散在去离子水中，得到Ti3C2(MXene)-Pd分散液；
(3)将步骤(2)制备得到的Ti3C2(MXene)-Pd分散液滴加在玻碳电极的表面，在空气中静置2-3小时后，得到了修饰后的工作电极，即Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料修饰的玻碳电极。
进一步优选的，步骤(1)中所述Ti3C2(MXene)纳米材料与去离子水的质量体积比为3-10mg：4-12mL；
进一步优选的，步骤(1)所述Ti3C2(MXene)纳米材料为二维层状结构，层数为1-3层；步骤(1)所述超声时间为30-50分钟。
进一步优选的，步骤(2)所述H2PdCl4溶液与Ti3C2(MXene)分散液的体积比为1:7-1:9；
进一步优选的，所述H2PdCl4溶液的摩尔浓度为10-25mM；更优选的，所述H2PdCl4溶液的摩尔浓度为20mM；
进一步优选的，所述反应时间为20-40分钟；所述离心洗涤采用的是去离子水，次数为3-5次。
进一步优选的，步骤(2)所述重新分散后的Ti3C2(MXene)-Pd分散液的质量浓度为0.5-1.5mg/mL。更优选的，步骤(2)所述重新分散后的Ti3C2(MXene)-Pd分散液的质量浓度为1mg/mL。
进一步优选的，步骤(3)中，所述玻碳电极需经过预处理，预处理的步骤如下：将玻碳电极在Al2O3抛光粉上呈“8”字形研磨直至表面光亮，并在去离子水中超声10-30分钟后，用氮气将其表面吹干，得到玻碳电极。
进一步优选的，步骤(3)中，所述Ti3C2-Pd分散液的用量与电极的表面积比值为8-10μL:7mm2。
上述的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在水杨酸检测中的应用，将基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器放入待测溶液中，采用差分脉冲伏安法进行测试得到电流，根据电流、浓度曲线，计算待测溶液中水杨酸的浓度。
优选的，基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在加入水杨酸后电流响应时间为30-60s，修饰后的工作电极在2-3000μM的范围内表现出良好的电化学响应，在2-30μM的低浓度下，线性关系曲线为y＝0.20x+1.29，R2＝0.991，灵敏度为0.79μM，在40-3000μM的高浓度下，线性关系曲线为y＝12.03x+53.37，R2＝0.994，其中，x为水杨酸浓度/M取对数后的数值，y为电流/μA。
本发明的有益效果为：
1.本发明采用自还原方法制备出了Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料，合成方法简单，条件易控，成本低廉。
2.本发明所制备得到的电化学传感器具有优异的性能，包括较宽的线性范围与较低的检测限，较高的灵敏度，良好的稳定性与抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明制备的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的透射电子显微镜图；
图2是本发明制备的不同钯含量的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料在含有100μM水杨酸的PBS缓冲溶液中的差分脉冲伏安法(DPV)曲线；
图3是本发明制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在含有水杨酸与不含水杨酸的PBS缓冲溶液中的循环伏安发(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)曲线；
图4是本发明制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在含有水杨酸的PBS缓冲溶液中循环测试五次的差分脉冲伏安法(DPV)曲线；
图5是本发明制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在不同浓度水杨酸条件下测得的差分脉冲伏安法(DPV)曲线与校准曲线；
图6是本发明制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在加入各种干扰物质时的差分脉冲伏安法(DPV)曲线；
图7是本发明制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在含有水杨酸的面膜液中测得的电流响应图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下通过具体的实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
(1)Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的制备
通过Ti3C2(MXene)的自还原作用合成，具体方法如下：将5mg的Ti3C2(MXene)纳米材料分散在5mL去离子水中，超声处理30分钟后，得到Ti3C2(MXene)分散液，然后分别加入475μL、600μL和725μL浓度为20mM的H2PdCl4溶液，室温下反应40分钟，离心洗涤后收集沉淀，重新分散在5mL去离子水中,制备得到不同含Pd量的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料，分别表示为Ti3C2(MXene)-Pd0.20、Ti3C2(MXene)-Pd0.25和Ti3C2(MXene)-Pd0.30，制备得到的Ti3C2(MXene)-Pd0.25纳米复合材料如附图1所示。
(2)修饰工作电极
将玻碳电极(直径3mm)在Al2O3抛光粉上呈“8”字形研磨直至表面光亮，并在去离子水中超声10分钟后，用氮气将其表面吹干，得到玻碳电极；用移液枪吸取10μL上述制备的不同含Pd量的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料，滴加在打磨光滑的玻碳电极表面，在空气中静置2小时，得到Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极，做为工作电极。
(3)电化学水杨酸传感器的构建
Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极与对电极和参比电极组成了三电极体系，其中铂丝电极做为对电极，Ag/AgCl做为参比电极，构建水杨酸传感器。
打开电化学工作站，在室温下进行电化学实验，在0.01M PBS缓冲溶液中进行，采用差分脉冲伏安法，差分脉冲伏安法的电压范围是0.8-1.2V；不同含Pd量的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料传感器在含有水杨酸的PBS缓冲溶液中的电流响应如附图2所示。
本实施例制备的基于不同含Pd量的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，在相同浓度的水杨酸溶液中的电化学响应不同，其中Pd含量为25％的纳米复合材料的催化电流最大，所制备的传感器性能最好。
实施例2
(1)Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的制备
通过Ti3C2(MXene)的自还原作用合成，具体方法如下：将5mg的Ti3C2(MXene)纳米材料分散在5mL去离子水中，超声处理30分钟后，得到Ti3C2(MXene)分散液，然后加入600μL浓度为20mM的H2PdCl4溶液，室温下反应40分钟，离心洗涤后收集沉淀，重新分散在5mL去离子水中；制备得到Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料。
(2)修饰工作电极
将玻碳电极(直径3mm)在Al2O3抛光粉上呈“8”字形研磨直至表面光亮，并在去离子水中超声10分钟后，用氮气将其表面吹干，得到玻碳电极；用移液枪吸取10μL上述制备的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料，滴加在打磨光滑的玻碳电极表面，在空气中静置2小时，得到Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极，做为工作电极。
(3)电化学水杨酸传感器的构建
Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极与对电极和参比电极组成了三电极体系，其中铂丝电极做为对电极，Ag/AgCl做为参比电极，构建水杨酸传感器。
打开电化学工作站，在室温下进行电化学实验，在0.01M PBS缓冲溶液中进行，采用循环伏安法和差分脉冲伏安法，循环伏安法的电压范围是0.8-1.4V，差分脉冲伏安法的电压范围是0.8-1.2V；传感器在含有水杨酸与不含水杨酸的PBS缓冲溶液中的电流响应如附图3所示；同一根电极在含有100μM水杨酸的PBS缓冲溶液中进行五次测量后，仍能保持93.47％电流响应，如附图4所示。
本实例制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在含有不同浓度水杨酸PBS缓冲溶液中的脉冲伏安曲线如附图5所示，插图为低浓度时的电流曲线放大，并绘制了电流-浓度的校准曲线，随着水杨酸浓度的增大，电流响应也急剧增加。电极在2-3000μM范围内表现出良好的线性关系，在2-30μM的低浓度下，线性关系曲线为y＝0.20x+1.29，R2＝0.991，灵敏度为0.79μM，在40-3000μM的高浓度下，线性关系曲线为y＝12.03x+53.37，R2＝0.994，其中，x为水杨酸浓度/M取对数后的数值，y为电流/μA。
实施例3
(1)Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的制备
通过Ti3C2(MXene)的自还原作用合成，具体方法如下：将5mg的Ti3C2(MXene)纳米材料分散在5mL去离子水中，超声处理30分钟后，得到Ti3C2(MXene)分散液，然后加入600μL浓度为20mM的H2PdCl4溶液，室温下反应40分钟，离心洗涤后收集沉淀，重新分散在5mL去离子水中。
(2)修饰工作电极
将玻碳电极(直径3mm)在Al2O3抛光粉上呈“8”字形研磨直至表面光亮，并在去离子水中超声10分钟后，用氮气将其表面吹干，得到玻碳电极；用移液枪吸取10μL上述制备的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料，滴加在打磨光滑的玻碳电极表面，在空气中静置2小时，得到Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极，做为工作电极。
(3)电化学水杨酸传感器的构建
Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极与对电极和参比电极组成了三电极体系，其中铂丝电极做为对电极，Ag/AgCl做为参比电极，构建水杨酸传感器。
打开电化学工作站，在室温下进行电化学实验，在0.01M PBS缓冲溶液中进行，在存在各种干扰物质(包括叶酸，柠檬酸，苯甲酸和抗坏血酸)的情况下，采用差分脉冲伏安法进行测试，电压范围是0.8-1.2V；水杨酸的浓度为50μM，干扰物的浓度是水杨酸浓度的10倍，电流响应如附图6所示。
本实施例制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，在加入各种干扰物质之后的电流响应与只加入水杨酸时的电流响应相比只有轻微的扰动，表明制备的传感器具有优异的抗干扰性，具备实际应用的价值。
实施例4
(1)Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的制备
通过Ti3C2(MXene)的自还原作用合成，具体方法如下：将5mg的Ti3C2(MXene)纳米材料分散在5mL去离子水中，超声处理30分钟后，得到Ti3C2(MXene)分散液，然后加入600μL浓度为20mM的H2PdCl4溶液，室温下反应40分钟，离心洗涤后收集沉淀，重新分散在5mL去离子水中。
(2)修饰工作电极
将玻碳电极(直径3mm)在Al2O3抛光粉上呈“8”字形研磨直至表面光亮，并在去离子水中超声10分钟后，用氮气将其表面吹干，得到玻碳电极；用移液枪吸取10μL上述制备的Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料，滴加在打磨光滑的玻碳电极表面，在空气中静置2小时，得到Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极，做为工作电极。
(3)电化学水杨酸传感器的构建
Ti3C2(MXene)-Pd修饰的玻碳电极与对电极和参比电极组成了三电极体系，其中铂丝电极做为对电极，Ag/AgCl做为参比电极，构建水杨酸传感器。
打开电化学工作站，在室温下进行电化学实验，在用PBS缓冲溶液稀释了10倍的面膜原液(含有50μM、100μM水杨酸)和含有水杨酸的缓冲溶液(含有50μM、100μM水杨酸)中进行，采用差分脉冲伏安法进行测试，电压范围是0.8-1.2V；电流响应如附图7所示。
本实施例制备的基于Ti3C2(MXene)-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，在实际样品面膜液中进行检测是电流波动不大，表明制备的传感器可以实际应用。
以上对本发明做了示例性的描述，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，在不脱离本发明核心的情况下，任何简单的变形，修改或者同等替换均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，包括参比电极，对电极和修饰后的工作电极；所述修饰后的工作电极包括玻碳电极和修饰在玻碳电极表面的纳米复合材料，所述纳米复合材料为Ti3C2-Pd纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，所述参比电极为Ag/AgCl；所述对电极为铂丝。
3.根据权利要求1所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，所述修饰后的工作电极制备步骤如下：
(1)将Ti3C2纳米材料分散在去离子水中，超声处理，得到Ti3C2分散液；
(2)向步骤(1)制备得到的Ti3C2分散液中加入H2PdCl4溶液，室温下反应，离心洗涤后收集沉淀，重新分散在去离子水中，得到Ti3C2-Pd分散液；
(3)将步骤(2)制备得到的Ti3C2-Pd分散液滴加在玻碳电极的表面，在空气中静置2-3小时后，得到了修饰后的工作电极，即Ti3C2-Pd纳米复合材料修饰的玻碳电极。
4.根据权利要求3所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，步骤(1)中所述Ti3C2纳米材料与去离子水的质量体积比为3-10mg：4-12mL；步骤(1)所述Ti3C2纳米材料为二维层状结构，层数为1-3层；步骤(1)所述超声时间为30-50分钟。
5.根据权利要求3所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，步骤(2)所述H2PdCl4溶液与Ti3C2分散液的体积比为1:7-1:9；所述H2PdCl4溶液的摩尔浓度为10-25mM；所述反应时间为20-40分钟；所述离心洗涤采用的是去离子水，次数为3-5次。
6.根据权利要求3所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，步骤(2)所述重新分散后的Ti3C2-Pd分散液的质量浓度为0.5-1.5mg/mL。
7.根据权利要求3所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，步骤(3)中，所述玻碳电极需经过预处理，预处理的步骤如下：将玻碳电极在Al2O3抛光粉上呈“8”字形研磨直至表面光亮，并在去离子水中超声10-30分钟后，用氮气将其表面吹干，得到玻碳电极。
8.根据权利要求3所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器，其特征在于，步骤(3)中，所述Ti3C2-Pd分散液的用量与电极的表面积比值为8-10μL:7mm2。
9.权利要求1-8任一项所述的基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在水杨酸检测中的应用，其特征在于，将基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器放入待测溶液中，采用差分脉冲伏安法进行测试得到电流，根据电流、浓度曲线，计算待测溶液中水杨酸的浓度。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器在加入水杨酸后电流响应时间为30-60s，修饰后的工作电极在2-3000μM的范围内表现出良好的电化学响应，在2-30μM的低浓度下，线性关系曲线为y＝0.20x+1.29，R2＝0.991，灵敏度为0.79μM，在40-3000μM的高浓度下，线性关系曲线为y＝12.03x+53.37，R2＝0.994，其中，x为水杨酸浓度/M取对数后的数值，y为电流/μA。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111308966.8A CN114235914B (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111308966.8A CN114235914B (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114235914A true CN114235914A (zh) | 2022-03-25 |
| CN114235914B CN114235914B (zh) | 2023-05-23 |
Family
ID=80748584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111308966.8A Active CN114235914B (zh) | 2021-11-05 | 2021-11-05 | 基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114235914B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109406611A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 武汉工程大学 | 一种纳米钯/碳纳米管-MXene复合材料及其在硝基芳烃类爆炸物检测中的应用 |
| CN110492116A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-22 | 合肥工业大学 | 一种基于MXene-碳材料复合载体的燃料电池阴极催化剂的制备方法 |
| CN111307890A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-06-19 | 天津理工大学 | 氧化锰/石墨烯修饰电极以及基于其检测植物组织中水杨酸的方法 |
| CN111999363A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-27 | 遵义医科大学附属医院 | 一种用于kim-1蛋白的无酶电化学免疫检测系统及其制备和使用方法 |
| WO2021025026A1 (ja) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | 株式会社村田製作所 | 導電性材料、導電性フィルム、電気化学キャパシタ、導電性材料の製造方法および導電性フィルムの製造方法 |
| CN112968188A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 台州学院 | 一种氮掺杂MXene载Pd催化剂及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-11-05 CN CN202111308966.8A patent/CN114235914B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109406611A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-03-01 | 武汉工程大学 | 一种纳米钯/碳纳米管-MXene复合材料及其在硝基芳烃类爆炸物检测中的应用 |
| WO2021025026A1 (ja) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | 株式会社村田製作所 | 導電性材料、導電性フィルム、電気化学キャパシタ、導電性材料の製造方法および導電性フィルムの製造方法 |
| CN110492116A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-11-22 | 合肥工业大学 | 一种基于MXene-碳材料复合载体的燃料电池阴极催化剂的制备方法 |
| CN111307890A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-06-19 | 天津理工大学 | 氧化锰/石墨烯修饰电极以及基于其检测植物组织中水杨酸的方法 |
| CN111999363A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-27 | 遵义医科大学附属医院 | 一种用于kim-1蛋白的无酶电化学免疫检测系统及其制备和使用方法 |
| CN112968188A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-15 | 台州学院 | 一种氮掺杂MXene载Pd催化剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| LIMIN LU等: "Graphene Oxide/Multiwalled Carbon Nanotubes Composites as an Enhanced Sensing Platform for Voltammetric Determination of Salicylic Acid", 《INT. J. ELECTROCHEM. SCI》 * |
| 郎智全: "Ti3C2Tx MXene负载贵金属Pd电催化剂的设计制备及甲醇氧化性能研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114235914B (zh) | 2023-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Geleta et al. | A novel reduced graphene oxide/molybdenum disulfide/polyaniline nanocomposite-based electrochemical aptasensor for detection of aflatoxin B 1 | |
| Yang et al. | Hydrogen peroxide and glucose biosensor based on silver nanowires synthesized by polyol process | |
| Wang et al. | A fast and facile electrochemical method for the simultaneous detection of epinephrine, uric acid and folic acid based on ZrO2/ZnO nanocomposites as sensing material | |
| Liao et al. | Development of a new electrochemical sensor for determination of Hg (II) based on Bis (indolyl) methane/Mesoporous carbon nanofiber/Nafion/glassy carbon electrode | |
| CN102426868B (zh) | 水溶性石墨烯-贵金属纳米复合物及其制备方法和应用 | |
| Zahid et al. | Development of surfactant based electrochemical sensor for the trace level detection of mercury | |
| Tao et al. | Fabrication of an electrochemical sensor based on spiropyran for sensitive and selective detection of fluoride ion | |
| Taheri et al. | Sensitive and selective determination of Cu2+ at d-penicillamine functionalized nano-cellulose modified pencil graphite electrode | |
| CN103616367A (zh) | 一种双重离子响应的sers探针及其制备方法 | |
| CN111707719B (zh) | 聚l-半胱氨酸和还原氧化石墨烯负载纳米银修饰的玻碳电极及其应用 | |
| CN104483366A (zh) | 一种用于检测铅的生物传感器及其制备方法和应用 | |
| Zhou et al. | A novel sensor based on LaPO4 nanowires modified electrode for sensitive simultaneous determination of dopamine and uric acid | |
| CN103175884A (zh) | 一种高灵敏度葡萄糖生物传感器及其制备方法 | |
| CN112798665A (zh) | 一种测定玉米赤霉烯酮的铜基-有机金属框架电化学传感器的制备方法及应用 | |
| CN110441364A (zh) | 一种超薄MXene纳米材料及其制备方法和应用 | |
| Gupta et al. | Methylene blue incorporated mesoporous silica microsphere based sensing scaffold for the selective voltammetric determination of riboflavin | |
| Lv et al. | Cu2+ modified Zr-based metal organic framework-CTAB-graphene for sensitive electrochemical detection of sunset yellow | |
| CN106675555B (zh) | 一种硼掺杂碳基荧光纳米材料及其制备方法和应用 | |
| CN111551621A (zh) | 用于检测抗坏血酸的电化学传感器及其制备方法和应用 | |
| Jin et al. | PdPt bimetallic alloy nanowires-based electrochemical sensor for sensitive detection of ascorbic acid | |
| CN114563454A (zh) | 基于Au/Ti3C2Tx修饰玻碳工作电极的多巴胺电化学传感器及其制备方法 | |
| CN110849951B (zh) | 氮掺杂石墨烯-硫堇-金纳米电化学传感器的应用 | |
| CN114235914A (zh) | 一种基于Ti3C2-Pd纳米复合材料的水杨酸电化学传感器及其应用 | |
| Wang et al. | An electrochemiluminescence biosensor for dopamine based on the recognition of fullerene-derivative and the quenching of cuprous oxide nanocrystals | |
| CN104569087A (zh) | 一种dna/氧化亚铜复合材料、生物传感器、制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240115 Address after: 528000 23 Xingdong Road, Xingtan Road, Xingtan town, Shunde District, Foshan, Guangdong Patentee after: Guangdong Dongfang Yige New Materials Co.,Ltd. Address before: 510640 No. five, 381 mountain road, Guangzhou, Guangdong, Tianhe District Patentee before: SOUTH CHINA University OF TECHNOLOGY |