一种用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器。本发明采用负载纳米银还原石墨修饰金电极，然后在此修饰后的电极上以喹乙醇为模板，多巴胺为功能单体，在pH＝8.0的磷酸盐缓冲溶液中电聚合，制备了一种具有灵敏度高、选择性好和稳定性好的喹乙醇电化学传感器。当喹乙醇浓度在1×10?8～6×10?6mol/L内成良好的线性关系，线性回归方程为ΔI(μA)＝0.1989C(μmol/L)+0.2381，相关系数为r＝0.9978,检出限为1×10?9mol/L(S/N＝3)。
【专利说明】
一种用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器
技术领域
[0001] 本发明属于新型功能材料、电化学传感检测技术领域，涉及一种电化学传感器，特 别是一种用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器。
【背景技术】
[0002] 喹乙醇(01aquindox，0LA)，又称倍育诺，快育灵，喹酞胺醇，属喹啉类药物，1965年 由德国Bayer公司以硝基苯胺为原料合成的一种抗菌促生长剂，最初用于防治仔猪腹泻， 1976年欧共体批准用于畜禽饲料添加剂。由于它能提高饲料转化率，促进动物生长和具有 广谱的抗菌作用，曾作为饲料添加剂在水产养殖中广泛使用。
[0003] 但是，有研究表明，在长期使用后喹乙醇可能在人体中富集积累，引起慢性中毒， 甚至癌变，对人类健康造成安全隐患。目前，一些发达国家已经对家禽和水产品的喹乙醇最 高残留限量做出了严格规定，我国禁止在家禽和水产品使用喹乙醇。因此，寻找一种快捷、 方便、高灵敏、低检出限的检测痕量喹乙醇的方法具有重要意义。目前测定各种复杂基质中 喹乙醇的分析方法主要有高效液相色谱法(HPLC)、液相色谱-串联质谱法(LC-MS-MS)等，这 些方法虽然具有很高的灵敏度和准确度，但需要大型昂贵的仪器设备及复杂的样品纯化制 备程序，分析程序复杂，检测周期长，检测成本高，而且对检测技术水平要求较高，需要专业 的技术人员来完成，在基层单位推广普及难度大，难以对家禽和水产品的养殖、加工、流通 环节进行全面监控。因此，发展简便、快速、经济、适用于现场检测的方法将是解决当前喹乙 醇残留超标问题的有效途径之一。
[0004] 分子印迹是近年来兴起的分子特异性识别技术，将分子印迹技术与电分析化学技 术结合起来，可以得到高灵敏度、高选择性的生物传感器，目前已经有相关报道，但是应用 于微量喹乙醇的检测暂未有相关研究。
【发明内容】
[0005] 为解决现有技术的不足，本发明在于提供一种用于检测痕量喹乙醇的电化学传感 器，该传感器利用石墨烯和纳米银双重放大效应，可高灵敏度、高选择性地用于检测痕量喹 乙醇。
[0006] 本发明所述的用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器，是通过以下方法制备的：
[0007] (1)金电极预处理
[0008] 将金电极用氧化铝粉末在绒布上进行打磨，再用无水乙醇、蒸馏水分别超声30s。 在0.5mol/L H2S〇4溶液中在-0.2~1.4V进行循环伏安扫描，直到得到稳定的电流，取出电极 用蒸馏水冲洗干净晾干备用。
[0009] (2)负载银还原石墨稀(rGOOAg)修饰电极
[0010]称取3mg负载银还原石墨烯分散于3mL含有0? lmL的壳聚糖的N，N-二甲基甲酰胺溶 液中，超声分散5min。移取3yL的分散液滴涂在裸金电极上，自然晾干。在电压为-0.2~0.6V 间进行循环伏安扫描多圈，直到稳定。
[0011] (3)喹乙醇电化学传感器的制备
[0012] 采用电聚合法制备喹乙醇电化学传感器。准确称取一定量的喹乙醇和多巴胺溶于 磷酸缓冲溶液中，超声15min。用循环伏安法在电位-0.2~1.4V内进行扫描，响应时间为2s， 扫描速度为50mV/s，分子印迹膜在电极表面聚合。用0.5mol/L的HC1:无水乙醇= 7:3混合液 洗脱15min，除去模板喹乙醇，即可得到具有模板分子的孔穴的电化学传感器。
[0013] 根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤（3)中，扫描圈数为20 圈。
[0014]根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤(3)中，喹乙醇为5mmol/ 1，邻苯二胺为1〇1111]1〇1/1。
[0015]根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤(3)中，磷酸盐缓冲溶液 的pH值为8.0。
[0016]本发明采用负载纳米银还原石墨修饰金电极，然后在此修饰后的电极上以喹乙醇 为模板，多巴胺为功能单体，在pH = 8.0的磷酸盐缓冲溶液中电聚合，制备了 一种具有灵敏 度高、选择性好和稳定性好的喹乙醇电化学传感器。当喹乙醇浓度在1 X 1(T8~6 X l(T6m〇l/ L内成良好的线性关系，线性回归方程为A I (yA) =0.1989C(wnol/L)+0.2381，相关系数为r = 0.9978,检出限为 1X10-9mol/L(S/N=3)。
【附图说明】
[0017]图1是不同修饰电极在K3Fe(CN)6循环伏安曲线，图中，a:裸电极;b:rG0电极；c: rGOOAg电极;d:未洗脱 MIP/rG0@Ag; e:洗脱 MIP/rG0@Ag。
[0018]图2是不同修饰电极的扫描电子显微镜图，图中，a:未洗脱的MIP电极;b:洗脱后的 MIP电极。
[0019] 图3是本发明所述DPV曲线(a)和标准曲线(b)
【具体实施方式】
[0020] 实施例1:本发明所述的用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器的构建
[0021] (1)金电极预处理
[0022]将金电极用氧化铝粉末在绒布上进行打磨，再用无水乙醇、蒸馏水分别超声30s。 在0.5mol/L H2S〇4溶液中在-0.2~1.4V进行循环伏安扫描，直到得到稳定的电流，取出电极 用蒸馏水冲洗干净晾干备用。
[0023] (2)负载银还原石墨稀(rGOOAg)修饰电极
[0024]称取3mg负载银还原石墨烯分散于3mL含有0. lmL的壳聚糖的N，N-二甲基甲酰胺溶 液中，超声分散5min。移取3yL的分散液滴涂在裸金电极上，自然晾干。在电压为-0.2~0.6V 间进行循环伏安扫描多圈，直到稳定。
[0025] (3)喹乙醇电化学传感器的制备
[0026] 采用电聚合法制备喹乙醇电化学传感器。准确称取一定量的喹乙醇和多巴胺溶于 磷酸缓冲溶液中，超声15min。用循环伏安法在电位-0.2~1.4V内进行扫描，响应时间为2s， 扫描速度为50mV/s，分子印迹膜在电极表面聚合。用0.5mol/L的HC1:无水乙醇= 7:3混合液 洗脱15min，除去模板喹乙醇，即可得到具有模板分子的孔穴的电化学传感器。
[0027]实施例2:本发明所述的用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器的差分脉冲表征 [0028]由于膜中的印迹孔穴可作为电子传递的通道，运用K3Fe(CN)6为探针，根据其电流 的大小表征各种电极的表面性质。如图1所示，不同电极0.2m 〇l/L[Fe(CN)6]3V4-溶液中的差 分脉冲曲线差异显著。溶液中的[Fe(CN) 6]3+在裸电极(a)表面发生氧化还原反应，电子转 移快，得到一个比较高的电流峰。用rGO修饰电极(b)后，峰电流明显增大，表明rGO提高了电 极的灵敏度。rGOOAg修饰电极(c)后，峰电流继续升高，即rGOOAg修饰电极大大提高了检测 灵敏度。分子印迹膜、非印迹膜聚合后在电极表面形成绝缘薄膜，电流接近于0。洗脱后的非 分子印迹膜电极因为没有模板洗脱电流响应不大，分子印迹膜的电极洗脱模板后留许多下 印迹孔穴，使[Fe(CN) 6]34能够自由通过，电流响应大，表明了在rGOOAg修饰电极上成功聚 合了分子印迹膜，并且具有较多的印迹位点。
[0029] 实施例3:本发明所述的用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器的不同修饰电极的 扫描电镜表征
[0030] 采用扫描电镜，对不同修饰电极的微观结构进行了表征。如图2(a)所示，分子印迹 聚合后膜表面比较光滑，没有孔穴。当洗脱模板后(见图2(b))，在膜的表面留下许多孔穴， 表明喹乙醇模板分子被成功印迹在膜上，洗脱后留下具有与之结构相吻合的孔穴。
[0031] 实施例4:线性范围与检出限实验
[0032] 在优化条件下制备合成喹乙醇分子印迹聚合膜，将洗脱模板分子后的印迹膜电极 分别在1 X 10-8、1 X 10-7、1 X 10-6、2 X 10-6、4 X 10-6、6 X 10-6mol/L的喹乙醇标准溶液中孵化 15min，在0.2mol/L[Fe(CN)6] 3V4_溶液中进行DPV扫描，每次测定后将电极泡在0.5mol/L的 盐酸和无水乙醇= 7:3混合液中洗脱15min，以去除模板分子恢复电极。结果如图3,表明在 喹乙醇浓度为1 X 1(T8~6 X l(T6m〇l/L的范围内，浓度与峰电流呈良好线性关系，线性为A I (从）=0.1989(：(_〇1/1)+0.2381，相关系数为1 = 0.9978，检出限为1\10-9111〇1/1(5/^=3)。 [0033]实施例5:重现性与稳定性实验
[0034]用同一根电极对浓度为lwnol/L的喹乙醇溶液进行5次平行测定，其相对标准偏差 为3.1%，表明该印迹膜具有良好的重现性。同时用另一根电极制备的印迹膜在一个星期内 对每天把电极放在0.2m〇l/L[Fe(CN) 6]3V4^中进行DPV扫描测定，响应电流差别不大，其相对 标准偏差为8.5%，证明此印迹膜具有较好的稳定性。
[0035] 实施例6:实际样品测定
[0036]将小猪饲料溶于水中，配成样品溶液，并进行加标检测。用差分脉冲法对每个加标 样品进行3次测定，平均值结果如表1所示，由表1可知方法的回收率为99%~102%，相对标 准偏差为3.0%_3.5%。
[0037]表1:小猪饲料中喹乙醇的检测结果(n = 3)
【主权项】
1. 一种用于检测痕量喹乙醇的电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器是通过 以下方法制备的： (1) 金电极预处理： 将金电极用氧化铝粉末在绒布上进行打磨，再用无水乙醇、蒸馏水分别超声30s;在 0.5mo 1 /L H2S〇4溶液中在-0.2~1.4V进行循环伏安扫描，直到得到稳定的电流，取出电极用 蒸馏水冲洗干净晾干备用； (2) 负载银还原石墨稀(rGOOAg)修饰电极： 称取3mg负载银还原石墨烯分散于3mL含有O.lmL的壳聚糖的N，N-二甲基甲酰胺溶液 中，超声分散5min;移取3yL的分散液滴涂在裸金电极上，自然晾干;在电压为-0.2~0.6V间 进行循环伏安扫描多圈，直到稳定； (3) 喹乙醇电化学传感器的制备： 准确称取一定量的喹乙醇和多巴胺溶于磷酸缓冲溶液中，超声15min;用循环伏安法在 电位-0.2~1.4V内进行扫描，响应时间为2s，扫描速度为50mV/s，分子印迹膜在电极表面聚 合;用0.5mol/L的HC1:无水乙醇= 7:3混合液洗脱15min，除去模板喹乙醇，即可得到具有模 板分子的孔穴的电化学传感器。2. 根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于：所述步骤（3)中，扫描圈数为20 圈。3. 根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于:所述步骤(3)中，喹乙醇为5mmol/ 1^，邻苯二胺为1〇1111]1〇1凡。4. 根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于:所述步骤(3)中，磷酸盐缓冲溶液 的pH值为8.0。
【文档编号】G01N27/30GK106053565SQ201610495054
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月27日
【发明人】汪洪武, 刘艳清, 姚夙, 韦寿莲, 严子军, 李晶
【申请人】肇庆学院