一种用于过氧化氢检测的壳聚糖-铜复合物修饰电极及其制备方法与流程

本发明属于生物化学检测领域，涉及一种壳聚糖-铜复合物修饰电极的制备方法及其在过氧化氢检测中的应用。

背景技术：

壳聚糖是从虾、蟹等甲壳纲动物中提取出的一种天然碱性高分子多糖，对过渡金属及稀土金属具有良好的配位作用。壳聚糖基金属络合物具有天然酶的一些结构特征，如分子量较大、含有金属离子(cu²⁺、fe²⁺、pd²⁺等)，控制条件可得螯合环状结构，因而对许多化学反应(如h2o2的分解)表现出极好的催化活性。

目前研究壳聚糖和铜离子配合物(cts-cu)的催化性能的文献报道很少。已知利用羧甲基壳聚糖(cmcs)与cu²⁺形成cmcs-cu配合物，加入h2o2后在不同的ph下放置，分别在不同时间取样用滴定分析法可测定h2o2的分解率。另外cts-cu配合物还可以作为烯类单体聚合反应的引发剂等。

迄今为止，直接将cts-cu配合物修饰到电极上，并研究cts-cu配合物修饰电极的电催化性能的相关研究依然未见报道。因此本发明解决的主要问题就是提供一种cts-cu配合物修饰电极的制备方法，并将其应用于h2o2的电催化领域。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于过氧化氢检测的壳聚糖-铜复合物修饰电极。

本发明提供的壳聚糖-铜复合物修饰电极包括工作电极，其中工作电极包括玻碳电极、壳聚糖-铜复合物修饰层。

玻碳电极可采用三电极体系，其中工作电极为壳聚糖-铜复合物修饰电极，对电极表面修饰铂，参比电极表面修饰银-氯化银。

本发明的另一目的是提供一种用于过氧化氢检测的壳聚糖-铜复合物修饰电极的制备方法。

具体包括以下步骤：

s1、壳聚糖溶液的制备：取1.0g壳聚糖溶于1％的hac溶液中，超声溶解，于冰箱中放置12小时；

s2、cts/cu修饰液的的制备：取所述步骤s1制备的壳聚糖溶液和cucl2溶液，按一定比例混合，超声振荡30分钟；

s3、cts/cu修饰电极的制备：在电极表面用微量注射器滴涂cts/cu修饰液，常温干燥后制得cts/cu修饰电极。

本发明使用壳聚糖和铜离子的混合液修饰电极，铜离子的浓度会对cts-cu修饰电极对h2o2的响应性能产生影响，当浓度为2mmol/l时，修饰电极对h2o2的催化效果不明显，随着铜离子浓度逐渐增大，其电流响应逐渐增大，但是铜离子浓度过大，会导致检测结果不稳定，因此本发明选择cts/cu修饰液中的铜离子浓度为6mmol/l。

进一步，所述步骤s2中所述cts/cu修饰液组成为0.5％壳聚糖溶液和6mmol/lcucl2溶液。

进一步，所述步骤s3中所述cts/cu修饰液用量为6μl。

采用计时电流法对本发明制备的cts/cu修饰电极进行性能检测。

如附图1所示，对本发明制备的cts/cu修饰电极在0.1mol/lpbs(ph7.0)中进行循环伏安检测，并在相同条件下检测cts修饰电极的循环伏安曲线。从图中可看出，在-0.4～0.4v范围内，cts修饰电极并没有氧化还原峰出现；而在cts-cu修饰电极的循环伏安图中，在-0.07v左右处有一个铜离子的还原峰，说明铜离子在电极表面有响应。

如附图2所示，对本发明制备的cts/cu修饰电极(b)和cts修饰电极(a)进行h2o2的电催化性能测试。从图中可看出，当加入h2o2时，cts修饰电极对h2o2没有太大的响应，而在相同的电位范围内，cts-cu修饰电极对h2o2则具有较为明显的响应信号，这说明单纯的壳聚糖对h2o2的还原并没有较大的催化作用，cts-cu配合物的形成对h2o2在电极表面的还原具有一定的催化能力，可证明本发明制备的cts/cu修饰电极具有对h2o2的电催化作用。

如附图3所示，将本发明制备的cts/cu修饰电极置入不同浓度的h2o2溶液进行计时电流检测，工作电位为-0.2v。从图中可计算出，本发明制备的cts/cu修饰电极对h2o2溶液检测的线性范围为：3.9×10^-5～1.4×10^-3mol/l，电极检出限为3.6×10^-6mol/l。

如附图4所示，将本发明制备的cts/cu修饰电极置入含有10^-3mol/l的多巴胺(da)，0.01mol/l的抗坏血酸(aa)，0.1mol/l的乳酸，0.1mol/l的葡萄糖等干扰物质的10^-5mol/lh2o2溶液，进行抗干扰测试。从图中可看出，干扰物质并未对h2o2的测定产生影响，可证明本发明制备的cts/cu修饰电极具有优秀的抗干扰性能。

将本发明制备的cts/cu修饰电极分不同批次制备，并置入相同浓度的h2o2溶液检测其峰电流值，得到检测数据如下：

处理数据后可得出结论，本发明制备的cts/cu修饰电极具有良好的重现性。

本发明以壳聚糖作为载体，铜离子作为电子媒介物质制备了壳聚糖-铜复合物修饰电极，并将其应用于过氧化氢的检测，修饰电极对过氧化氢具有良好的重现性和选择性，检出限较低。

本发明的有益效果是：

(1)本发明在玻碳电极表面修饰壳聚糖-铜复合物，并用于过氧化氢的检测，电极总体具有良好的重现性和选择性，检出限较低。

(2)本发明的电极制备方法简易可行，成本较低，无需特别环境和大型仪器。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。

图1是本发明制备的cts/cu修饰电极在0.1mpbs溶液(ph＝7.0)中的循环伏安图；

图2是本发明制备的cts/cu修饰电极(b)和cts修饰电极(a)对h2o2的响应信号图；

图3是本发明制备的cts/cu修饰电极对不同浓度h2o2溶液的计时电流检测图；

图4是本发明制备的cts/cu修饰电极的抗干扰测试。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，结合以下具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

实施例1

cts/cu修饰电极的制备：

s1、壳聚糖溶液的制备：取1.0g壳聚糖溶于1％的hac溶液中，超声溶解，于冰箱中放置12小时；

s2、cts/cu修饰液的的制备：取所述步骤s1制备的壳聚糖溶液和cucl2溶液，按0.5％壳聚糖溶液和6mmol/lcucl2溶液的比例混合，超声振荡30分钟；

s3、cts/cu修饰电极的制备：在电极表面用微量注射器滴涂6μlcts/cu修饰液，常温干燥后制得cts/cu修饰电极。

实施例2

cts/cu修饰电极的制备：

s1、壳聚糖溶液的制备：取1.0g壳聚糖溶于1％的hac溶液中，超声溶解，于冰箱中放置12小时；

s2、cts/cu修饰液的的制备：取所述步骤s1制备的壳聚糖溶液和cucl2溶液，按0.5％壳聚糖溶液和4mmol/lcucl2溶液的比例混合，超声振荡30分钟；

s3、cts/cu修饰电极的制备：在电极表面用微量注射器滴涂6μlcts/cu修饰液，常温干燥后制得cts/cu修饰电极。

实施例3

cts/cu修饰电极的制备：

s1、壳聚糖溶液的制备：取1.0g壳聚糖溶于1％的hac溶液中，超声溶解，于冰箱中放置12小时；

s2、cts/cu修饰液的的制备：取所述步骤s1制备的壳聚糖溶液和cucl2溶液，按0.5％壳聚糖溶液和2mmol/lcucl2溶液的比例混合，超声振荡30分钟；

s3、cts/cu修饰电极的制备：在电极表面用微量注射器滴涂6μlcts/cu修饰液，常温干燥后制得cts/cu修饰电极。

对比例1

cts修饰电极的制备：

s1、壳聚糖溶液的制备：取1.0g壳聚糖溶于1％的hac溶液中，超声溶解，于冰箱中放置12小时；

s2、cts修饰电极的制备：取与实施例1尺寸、材质一致的电极，在其表面用微量注射器滴涂6μlcts修饰液，常温干燥后制得cts修饰电极。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经过适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本发明中所未详细描述的技术细节，均可通过本领域中的任一现有技术实现。特别的，本发明中所有未详细描述的技术特点均可通过任一现有技术实现。