CN115112728A - 一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法及其产品和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法及其产品和应用，包括硝酸钴和2‑甲基咪唑前驱体溶液的制备；使用一步浸泡法，以钛片为基底，在其表面制备钴基活性载体，得到以钛片为载体的钴基电化学传感器。还公开了一种用于检测过氧化氢的电化学传感器。本发明的钴基电极具备优异的选择性、快速响应速度、高灵敏度等特点。与以酶为媒介的电化学生物传感器相比，钴基电化学传感器消除了酶基电化学生物传感器容易失活的特性。
Description
技术领域
本发明属于电化学非酶传感器技术领域，具体涉及一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的电极制备方法及其产品和应用。
背景技术
近几年来，纳米尺度的复合金属氧化物材料以及功能性纳米结构材料以其较高的比表面积、优秀的电催化性和可观的生物内部相容性等优异的物理及化学性质，在电化学传感领域赢得了广泛的应用。介于天然酶的固有特性，其在电极表面非常不稳定且价格昂贵。传统的酶为媒介的电化学生物传感器成本较高且稳定性较差，新型的非酶电化学传感器以可观的灵敏度、较快的响应速度、高度的选择性、较简便的操作流程、较好的重现性等优点受到瞩目。
过氧化氢（H2O2）是活性氧（ROS）的常见代表，同时其也在细胞的正常生长与增殖中起着重要作用的媒介。现如今，人们普遍认为是因为活性氧所诱导的氧化应激或过量的活性氧造成了我们人体内细胞结构的破坏以及对不同生物分子功能的极大损害，由此将会直接或者间接引发人体的各种疾病。体内过氧化氢浓度的高低是研究心肌梗死、阿尔茨海默病、癌症、帕金森病等人类疾病的重要生物学参数。维持细胞内的过氧化氢浓度在正常水平是实现细胞正常生理活动的关键，否则可能引发心血管病、肿瘤、神经退行性变等疾病。因此，制备稳定的钴基电极，并建立一个能够快速并且准确的测定过氧化氢的新方法具有重要意义。
发明内容
针对原有以生物酶为介质的电化学生物传感器活性不稳定的问题，通过合成钴基电极来杜绝酶传感器容易失活的缺点，本发明目的在于提供一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
（1）制备硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液；
（2）使用一步浸泡法，以钛片为基底，在其表面制备钴基活性载体。
所述硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液的制备包括：
（1）分别配置浓度为0.02 mol/L Co(NO3)2•6H2O溶液，0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液；
（2）将上述两种溶液混合，产生紫色悬浊液。
钴基电化学传感器的制作方法：
钛片的预处理：打磨钛片，分别将其浸泡在10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水中，超声15分钟；
在所述的紫色悬浊液的底部竖直固定钛片；浸泡一段时间，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，置于空气中干燥备用，得钴基电化学传感器。
本发明提供一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器，由上述任一项所述方法制备得到，具体包括：钛片基底；所述钛片基底上覆盖有钴基材料。
本发明提供一种电化学传感器在高灵敏传感过氧化氢检测中作为电极的应用。
通过电化学传感测试后，得到钴基电化学传感器对过氧化氢的优异选择性，较高的灵敏度。故本专利公布的一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法被证明是有效的。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一步，裁剪打磨金属钛片，分别用10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水超声15分钟，取出后，冲洗备用。
第二步，将上述金属片浸泡于100ml硝酸钴和2-甲基咪唑摩尔比为1：20的紫色悬浊液中，浸泡一段时间，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，在空气中干燥备用，得到钴基电化学传感器。
本发明具有以下优点：
（1）本专利所示的钴基电极具备优异的选择性、快速响应速度、高灵敏度等特点。
（2）与以酶为媒介的电化学生物传感器相比，钴基电化学传感器消除了酶基电化学生物传感器容易失活的特性。
附图说明
图1. 应用例中钴基电化学传感器检测过氧化氢的0.3V下电流时间曲线；
图2. 应用例中钴基电化学传感器检测过氧化氢的0.35V下电流时间曲线；
图3. 应用例中钴基电化学传感器检测过氧化氢的0.4V下电流时间曲线；
图4. 应用例中钴基电化学传感器检测过氧化氢的0.425V下电流时间曲线；
图5. 应用例中钴基电化学传感器检测过氧化氢的0.45V下电流时间曲线；
图6. 应用例中钴基电化学传感器检测不同物质的电流时间曲线；
图7. 应用例中钴基电化学传感器检测过氧化氢的电流时间曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行应用，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器，以钛片为基底，按下述制备步骤：
第一步，裁剪打磨金属钛片，分别用10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水超声15分钟，取出后，冲洗备用；
第二步，制备硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液100ml，为硝酸钴和2-甲基咪唑的摩尔比为1：20的紫色悬浊液；
第三步，使用一步浸泡法，将预处理的钛片浸泡在所述的前驱体溶液中，浸泡24小时，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，在空气中干燥，钛片表面制备了钴基活性载体，得到钴基电化学传感器。
使用三电极系统对钴基电化学传感器进行电化学传感性能测试，使用0.1mol/LNaOH为工作底液。三电极分别为工作电极、参比电极、对电极。工作电极为钴基电极；参比电极为饱和氯化银电极；对电极为金属铂电极。
针对实施例1的测试，获得以下结果：
（1）钴基电化学传感器的最佳工作电压为（0.425 V），对过氧化氢有特异性选择性；
（2）钴基电化学传感器在三秒内就可以检测过氧化氢的浓度变化；
（3）钴基电化学传感器检测过氧化氢的灵敏度达2531.8 μA•mM-1•cm-2。
实施例2：
一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器，以钛片为基底，按下述制备步骤：
第一步，裁剪打磨金属钛片，分别用10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水超声15分钟，取出后，冲洗备用；
第二步，制备硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液100ml，为硝酸钴和2-甲基咪唑的摩尔比为1：4的紫色悬浊液；
第三步，将上述钛片浸泡于所述的前驱体溶液中，浸泡20小时，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，在空气中干燥备用，得到钴基电化学传感器。
实施例3：
第一步，裁剪打磨金属钛片，分别用10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水超声15分钟，取出后，冲洗备用。
第二步，将上述金属片浸泡于100ml硝酸钴和2-甲基咪唑摩尔比为1：4的紫色悬浊液中，浸泡16小时，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，在空气中干燥备用，得到钴基电化学传感器。
实施例3：
一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器，以钛片为基底，按下述制备步骤：
第一步，裁剪打磨金属钛片，分别用10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水超声15分钟，取出后，冲洗备用；
第二步，制备硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液100ml，为硝酸钴和2-甲基咪唑的摩尔比为1：4的紫色悬浊液；
第三步，将上述金属片浸泡于紫色悬浊液中，浸泡12小时，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，在空气中干燥备用，得到钴基电化学传感器。
应用例：
以下测试使用的仪器均为上海辰华仪器有限公司生产的chi-660电化学工作站。
选择性测试：以等浓度的过氧化氢、盐酸多巴胺、尿酸、氯化钠、氯化钾为添加物，待电流-时间曲线平缓后，在700s时，每隔50s向溶液中滴加等浓度的选择物，连续滴加5次，以确定其选择性。
最佳工作电压测试：以等浓度的过氧化氢为添加物，不同的电压值为自变量，待电流-时间曲线平缓后，在150s时，每隔50s向溶液中滴加过氧化氢。
灵敏度测试：待电流-时间曲线平缓后，在200s时，每隔50s向溶液中滴加过氧化氢溶液溶液。
Claims (6)
1.一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括下述制备步骤：
（1）制备硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液，硝酸钴和2-甲基咪唑的摩尔比为1：（4-20）；
（2）使用一步浸泡法，以钛片为基底，将钛片浸泡在前驱体溶液中，钛片表面制备钴基活性载体。
2.根据权利要求1所述的用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法，其特征在于所述硝酸钴和2-甲基咪唑前驱体溶液的制备包括：
（1）分别制备浓度为0.02 mol/L Co(NO3)2·6H2O溶液，0.4 mol/L 2-甲基咪唑溶液；
（2）将上述两种溶液混合，产生紫色悬浊液。
3.根据权利要求1所述的用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法，其特征在于，钛片的预处理：打磨钛片，分别将其浸泡在10%稀盐酸、无水乙醇、去离子水中，超声15分钟。
4.根据权利要求2所述的用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述的紫色悬浊液的底部竖直固定钛片；浸泡一段时间，取出用无水乙醇和去离子水冲洗，置于空气中干燥，得钴基电化学传感器。
5.一种用于检测过氧化氢的高灵敏度电化学传感器，其特征在于，由权利要求1~3任一项所述方法制备得到，具体包括：钛片基底；所述钛片基底上覆盖有钴基材料。
6.一种根据权利要求4所述的电化学传感器在高灵敏传感过氧化氢检测中作为电极的应用。
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