用于咖啡因检测的电化学传感器的制备方法

用于咖啡因检测的电化学传感器的制备方法
【专利摘要】本发明涉及用于咖啡因检测的改性玻璃碳电极的电化学传感器的制备方法。本发明分别用聚3，4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)、Nafion和多壁碳纳米管(MWCNT)对玻璃碳电极进行改性，并对咖啡因进行检测，Nafion改性效果最好：基于Nafion改性的玻璃碳电极的电化学传感器显示了非常高的灵敏度和低的检测限，以及同另外两种传感器相比更大的线性范围。本发明所涉及的电化学传感器在对药物和饮料中咖啡因检测时不需要任何预处理，能够快速的、简单的用于商业饮料和药物中咖啡因含量的检测。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电化学传感器的制备方法，尤其涉及用于咖啡因检测的简单电化学传 感器的制备方法。 用于咖啡因检测的电化学传感器的制备方法

【背景技术】
[0002] 咖啡因（3, 7-二水-1，3, 7-1H-嘌呤-2,6-聚酯或1，3,7-三甲基黄嘌呤）是咖啡 豆、可乐果和可可豆等植物中的活性生物碱成分，其主要作用是自然杀虫剂。咖啡因也是当 今社会普遍适用的一种药物，应用于止痛剂、膳食改善治疗和流行性感冒治疗，在很多软饮 料中也有添加。咖啡因摄入人体后，会经历大量的生物转换，产生能够检测到多种代谢产 物，包括可可碱、副黄嘌呤、茶碱和1，3, 7-三甲基尿酸等。
[0003] 咖啡因是一种中央神经系统的刺激物，会影响人的警觉性，还会影响血管收缩，提 高血压，刺激胃分泌，增加呼吸循环，也会引起呕吐和脱水。它还会导致细胞内的钙流失从 而降低骨质，也是引起心血管疾病的一个重要因素。
[0004] 实际样品中咖啡因检测的方法，目前应用最多的是色谱法，然而，色谱法往往是较 昂贵的而且需要样品的纯净化处理，因此，需要一种简单、快速的方法来检测样品中的咖啡 因。


【发明内容】

[0005] 针对现有技术的缺点，本发明制备了一种基于Nafion改性电极的电化学传感器， 用于咖啡因检测。为了对比该化学传感器对咖啡因的检测效果，本发明还分别制备了基于 3,4_乙烯二氧噻吩（PED0T)和多壁碳纳米管（MWCNT)两种改性电极的电化学传感器作为对 比。
[0006] 在这三种改性电极构成的电化学传感器中，Nafion涂覆改性玻璃碳电极构成的电 化学传感器显示了非常高的灵敏度、低的检测限等优点。用Nafion来涂覆改性电极是因为： Nafion-方面能降低咖啡因的氧化电势，另一方面还能增加电极的灵敏度。此外，Nafion的 使用还能够消除实际样品中带负电荷干扰物的影响。
[0007] 本发明涉及用于咖啡因检测的改性碳电极电化学传感器的制备方法，其步骤如 下：
[0008] (1)Nafion改性电极的制备：将浓度为10?15% (w/v)的Nafion溶解到乙醇中搅 拌12?30min，制备成0· 5?1. 0% (w/v)的Nafion溶液，取5?10 μ LNafion溶液滴到玻 璃碳电极上在70?95°C下干燥3?5h，用纯水洗涤直到滤出液的pH值变为6. 5,将2? 5 μ L二甲基甲酰胺（DMF)滴到Nafion改性的玻璃碳电极上，将电极干燥1?2h即可使用。
[0009] (2)聚3,4-乙烯二氧噻吩（PED0T)改性电极的制备：将3,4-乙烯二氧噻吩单体 溶解在0. 20?0. 35mol/L的聚苯乙烯磺酸钠（NaPSS)中制备成0. 01?0. 04mol/L的单体 溶液，保持45?70°C恒温条件直到单体完全溶解，在-0. 2?0. 5V的电势范围之间以60? 85mV/s的速率扫描15?30次进行电化学聚合，在电极表面形成一层高分子膜，聚合完成
【权利要求】
1. 用于咖啡因检测的电化学传感器的制备方法，其步骤如下： (1) Nafion改性电极的制备：将浓度为10?15% (w/v)的Nafion溶解到乙醇中搅拌 12?30min，制备成0· 5?1. 0% (w/v)的Nafion溶液，取5?10 μ LNafion溶液滴到玻璃碳 电极上，70?95°C干燥3?5h，用纯水洗涤直到滤出液的pH值变为6. 5,将2?5 μ L二甲 基甲酰胺（DMF)滴到Nafion改性的玻璃碳电极上，将电极干燥1?2h即可使用； (2) 3,4-乙烯二氧噻吩聚合物（PED0T)改性电极的制备：将3,4-乙烯二氧噻吩单体溶 解在0. 20?0. 35mol/L的聚苯乙烯磺酸钠（NaPSS)中制备成0. 01?0. 04mol/L的单体溶 液，保持45?70°C恒温条件直到单体完全溶解；在-0. 2?0. 5V的电势范围之间以60? 85mV/s的速率扫描15?30次，进行电化学聚合，在电极表面形成一层高分子膜，聚合完成 后，室温干燥12?20h ; (3) 多壁碳纳米管（MWCNT)改性电极的制备：多壁碳纳米管溶解在硝酸溶液中搅拌 8?15h，多壁碳纳米管与硝酸溶液的质量体积比（w/v，mg/mL)为1 :10?10 :1，滤出固体 样品后用纯水洗涤直到滤出液的pH值变为6. 5,制备的活化多壁碳纳米管在70?90°C下 干燥40?48h，得到功能化的多壁碳纳米管；将壳聚糖溶解在1 % (w/v)的乙酸中搅拌3? 5h制备成2?4% (w/v)的壳聚糖溶液；功能化的多壁碳纳米管分散到制备的壳聚糖溶液 中，将上述溶液超声震荡3?5h以保证形成均一的混合物，然后将上述溶液滴到玻璃碳电 极的表面后干燥12?18h后，形成多壁碳纳米管改性的玻璃碳电极。
2. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1)所制备 Nafion 溶液浓度是 0.5% (w/v)。
3. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（2)所述NaPSS 浓度为〇. 30mol/L，制备成单体溶液浓度是0. 03mol/L。
4. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤⑵所述电化 学聚合条件为：在-〇. 2?0. 5V的电势范围之间以80mV/s的速率扫描25次。
5. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（3)所述多壁 碳纳米管（MWCNT)与硝酸（ΗΝ03)溶液的质量体积比（ W/v，mg/mL)为8 :10。
6. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（3)所述的壳 聚糖溶液浓度为2% (w/v)。
【文档编号】G01N27/30GK104101632SQ201410367200
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】孙京华, 潘正海 申请人:无锡百灵传感技术有限公司