木犀草素电化学传感器的制备及检测木犀草素的方法

1.本发明涉及电化学检测技术领域，具体涉及一种基于zif-67衍生 co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法及检测木犀草素的方法。


背景技术：

2.黄酮类化合物作为具有多种药用价值的多酚类化合物，引起了研究人员的关注。其中，木犀草素是一种天然黄酮类化合物，主要存在于金银花、西兰花、菊花、卷心菜、朝鲜蓟等食品和药材中。其具有多种药理活性和生物学作用，如抗炎、抗过敏、降尿酸、抗肿瘤、抗菌、抗病毒等优良特性。研究表明，木犀草素能与蛋白质特异性结合，治疗哮喘。因此，研究对木犀草素的精确灵敏检测非常重要。迄今为止，用于检测木犀草素的传统测量方法有多种，如分光光度法、毛细管电泳、气相色谱和电化学方法。其中，电化学方法具有准确、低消耗、超高选择性、快速表面再生和易于制造等独特优势。因此，开发一种能够有效测量木犀草素的方法对于电化学检测至关重要。
3.然而，电化学方法用于木犀草素的直接检测还面临着一些挑战。由于污垢效应，裸电极对木犀草素的响应有一定的限制，木犀草素与裸电极之间的相互作用小、电子流缓慢从而导致检出限低，在裸电极上进行木犀草素的电化学测定，往往存在电催化活性低、灵敏度低的缺点。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中的不足，从而提供一种基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，以解决现有技术电催化活性低、灵敏度低的问题。。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，包括如下步骤：
7.zif-67的合成：六水合硝酸钴溶解于体积比为1:1的甲醇/乙醇混合溶液中制备得到2-甲基咪唑溶液，将2-甲基咪唑溶解在体积比为1:1的甲醇/乙醇混合溶液中制备得到硝酸钴溶液，然后将2-甲基咪唑溶液加入硝酸钴溶液中混合均匀，离心并洗涤后，收集zif-67固体呈紫色固体后进行干燥；
8.co3o
4-cnts的合成：取步骤中的zif-67固体放入管式炉中，先通入氮气排出空气，然后在管式炉中进行煅烧，得到co3o4/n-cnfs，；并称取co3o4/n-cnfs分散在水中获得co3o4/n-cnfs悬浮液，co3o4/n-cnfs与水的质量比为1:0.25-2；
9.mwcnts的酸化：取浓硫酸和浓硝酸的混和酸溶液，再将多壁碳纳米管添加到混酸中，超声分散1-2小时，将分散液回流并冷却至室温，分散液用二次水稀释，并使用聚四氟乙烯微滤膜过滤，重复洗涤后，收集mwcnts并在真空环境下干燥；
10.mos
2-mwcnts的合成：取步骤中酸化的mwcnts，na2moo4·
2h2o和cn2h4s 添加到水
中，使用超声波分散1-2小时得到均匀的混合溶液，后，将混合物被转移到水热釜中，用特富龙衬垫，并在180-200℃下反应12-14小时，冷却到室温后，用聚四氟乙烯微滤膜过滤沉淀物，并用超纯水水洗，将mos
2-mwcnts粉末经50-60℃真空干燥后被收集起来；
11.传感器的制备：取步骤中制备得到的co3o4/n-cnfs悬浮液和步骤中制备得到的mos
2-mwcnts分散液超声混合20-30min，将co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts 悬浮液液滴在抛光后的玻碳电极上，烘干。
12.本技术的基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，步骤(1)中，将2-甲基咪唑溶液加入硝酸钴溶液中混合均匀并在室温下反应20-24h。
13.本技术的基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，步骤(1)中用离心机甲醇洗涤三次，水洗涤三次，以去除未反应的试剂。
14.本技术的基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，步骤(2)中，升温速率为5-10℃/min升到700-800℃并煅烧1.5-2个小时。
15.本技术的基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，步骤(2)中，co3o4/n-cnfs悬浮液质量浓度为1-2mg
·
ml-1。
16.本技术的基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，步骤(3)中，分散液在50-60℃下回流5-6小时。
17.本技术的基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法，步骤(3)中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为(3-6):(1-2)。
18.一种检测木犀草素的方法，采用上述述方法制备得到的 co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器检测木犀草素的浓度，包括如下步骤：取待检测的木犀草素溶液，将电化学传感器在pbs溶液中对待检测的木犀草素溶液进行检测，测量电流值。
19.本技术的检测木犀草素的方法，其特征在于，所述pbs缓冲溶液为0.1mol， ph值为5.5的缓冲溶液。
20.本发明的有益效果是：
21.1、本发明利用zif-67为前驱体，制备了co3o4/n-cnfs，然后通过水热法，制备出了具有高导电性和优异的电催化性能的mos
2-mwcnts，再把两者混合在一起修饰裸电极，制备了电化学传感器，具有更低的检出限，宽的检测范围，杰出的选择性和稳定性。
22.2、本发明将制备的co3o4/n-cnfs与mos
2-mwcnts复合，co3o4/n-cnfs具有良好的吸附作用，mos
2-mwcnts具有良好的导电性和电催化活性，能够将木犀草素吸引到电极表面，然后利用其电催化活性将木犀草素催化氧化，再通过电化学工作站将传感信号转变为电化学信号，通过其线性关系来实现木犀草素含量的检测，本发明制备的木犀草素传感器有很强的电催化活性，灵敏度高，线性范围宽，检测限低，稳定性高，线性范围为(0.1nm-1.3μm)，检出限为0.071nm。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本技术的技术方案进一步说明。
24.图1为在含有0.1m kcl的5mm[fe(cn)6]3-/4-(1:1)溶液中，裸 gce,co3o4/n-cnfs/gce，mos
2-mwcnts/gce和co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce 的阻抗谱。
[0025]
图2a为co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce修饰gce在0.1m pbs(ph＝5.5) 下不同木
犀草素浓度(0.1nm-1.3μm)的dpv响应，图2b为稳定状态电流与木犀草素浓度的校准图。
[0026]
图3a为co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce修饰五根不同的玻碳电极所制备传感器检测木犀草素；图3b为抗干扰测试。
具体实施方式
[0027]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0028]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0029]
在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0030]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
[0031]
实施例1
[0032]
本实施例提供一种基于zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器的制备方法
[0033]
(1)zif-67的合成：采用传统方法合成，将1.4-2g六水合硝酸钴溶解于 80-100ml甲醇/乙醇(v/v＝1：1)混合溶液中。将1.6-2g的2-甲基咪唑溶解在 80-100ml的甲醇/乙醇(v/v＝1：1)混合溶液中，然后将2-甲基咪唑溶液加入硝酸钴溶液中，两种溶液混合均匀，混合溶液的颜色由粉红色变成蓝紫色，反应20-24 h，离心用甲醇洗涤三次，水洗涤三次，收集zif-67呈紫色固体，放置于真空干燥箱中50-60℃干燥一夜；
[0034]
(2)co3o
4-cnts的合成：取(1)中的zif-67放入管式炉专用方舟中，并盖上盖子，放在管式炉里面，先通入30-60分钟的氮气，然后将管式炉中的温度以升温速率为5-10℃/min升到700-800℃并煅烧1.5-2个小时，温度降到室温后从管式炉中取出方舟，得到co3o4/n-cnfs，为黑色固体粉末。并称取1-2mg的 co3o4/n-cnfs分散在0.5-1ml的水中获得co3o4/n-cnfs悬浮液；
[0035]
(3)mwcnts的酸化：在不断搅拌下将60-90ml浓硫酸添加到20-30ml 浓硝酸中，得到混酸(h2so4:hno3＝(3-6):(1-2))。再将100-200mg的多壁碳纳米管添加到60-120ml混酸中，超声分散1-2小时。接下来，将分散液在50-60℃下回流5-6小时并冷却至室温。将分散液用二次水稀释，并使用聚四氟乙烯(ptfe) 微滤膜(220nm)过滤，重复洗涤三次。最后，收集mwcnts并在50-60℃下真空干燥。；
[0036]
(4)mos
2-mwcnts的合成：取(3)中酸化的mwcnts10毫克，0.25-0.5 毫摩尔的na2moo4·
2h2o，和1.5-3毫摩尔的cn2h4s添加到30-60毫升的水中，使用超声波分散1-2小时得到均匀的混合溶液。随后，将混合物被转移到一个 50-100毫升的水热釜中，用特富龙衬垫，并在180-200℃下反应12-14小时。冷却到室温后，用聚四氟乙烯(ptfe)微滤膜(220nm)过滤沉淀物，并用超纯水水洗三次。最后，mos
2-mwcnts粉末在50-60℃真空干燥后被收集起来。
[0037]
(5)传感器的制备：
[0038]
传感器的制备：取(2)中50-100μl co3o4/n-cnfs悬浮液(1-2mg
·
ml-1
)和(4) 中25-50μl mos
2-mwcnts分散液(1-2mg
·
ml-1
)超声混合20-30min。最后，取4-6 μl co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts悬浮液液滴在抛光后的玻碳电极上，烘干。
[0039]
另外，作为对比，分别单独取用上述co3o4/n-cnfs悬浮液和mos
2-mwcnts 分散液法构建了co3o4/n-cnfs，mos
2-mwcnts等修饰电极。
[0040]
co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts电催化活性测量采用循环伏安法及电化学阻抗谱测定其电催化活性，表明所述的电化学传感器具有独特的氧化还原的电化学催化活性，并可用于对木犀草素的电化学检测。在(ph＝5.5)的pbs电解质中，以裸的玻碳电极或修饰的玻碳电极为工作电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl电极为参比电极，在含0.1m kcl的5mm[fe(cn)6]3-/4-溶液中，获得裸电极,co3o4/n-cnfs/gce，mos
2-mwcnts/gce和co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce 的eis nyquist图，观察其阻抗半径大小。
[0041]
如附图1所示，为在含0.1m kcl的5mm[fe(cn)6]3-/4-溶液中，裸 gce,co3o4/n-cnfs/gce，mos
2-mwcnts/gce和co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce 的eis nyquist图。co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce的阻抗半径接近于一条直线。综上所述，co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器有很强的电催化活性。
[0042]
实施例2
[0043]
一种基于实施例1zif-67衍生co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器检测木犀草素的方法
[0044]
(1)配制木犀草素标准溶液
[0045]
称取适量的木犀草素粉末，再加入乙醇溶解，即配制成0.01mm，其他浓度按相同的方法配制后稀释而得。
[0046]
(2)co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器检测木犀草素的dpv 曲线。
[0047]
如图2a所示，添加不同浓度(0.1nm-1.3μm)的木犀草素，即可得到 co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器对木犀草素响应的差分脉冲伏安曲线(dpv)，2b为木犀草素的响应电流与浓度的校正曲线，以大于噪音信号3 倍的电流对应的浓度为最低检出限，重复5次以上的实验得出，上述方法在浓度线性范围(0.1nm-1.3μm)内，检出限为0.071nm。
[0048]
以本实施例制备得到的co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器为例，用于检测木犀草素的浓度。在dpv曲线基础上，取待检测的木犀草素溶液，将电化学传感器在pbs溶液中对待检测的木犀草素溶液进行检测，测量电流值，根据dpv曲线即可得到木犀草素溶液浓度。
[0049]
效果实施例
[0050]
本实施例提供的是co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器抗干扰及重现性
测量
[0051]
(1)将制备的go-cqds修饰不同的玻碳电极对木犀草素进行测量
[0052]
如图3a所示，将制备的co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce修饰五根不同的玻碳电极来检测木犀草素，五种不同电极的基本无偏差，说明制备的 co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器具有很好的重现性。
[0053]
(2)如图3b所示，添加不同的干扰物测量传感器对木犀草素检测的性能，峰电流值几乎没有下降，说明制备的co3o4/n-cnfs/mos
2-mwcnts/gce电化学传感器具有很好的看干扰能力。
[0054]
本发明将制备的co3o4/n-cnfs与mos
2-mwcnts复合，co3o4/n-cnfs具有良好的吸附作用，mos
2-mwcnts具有良好的导电性和电催化活性，能够将木犀草素吸引到电极表面，然后利用其电催化活性将木犀草素催化氧化，再通过电化学工作站将传感信号转变为
[0055]
电化学信号，通过其线性关系来实现木犀草素含量的检测，本发明制备的木犀草素传感器有很强的电催化活性，灵敏度高，线性范围宽，检测限低，稳定性高，线性范围为(0.1nm-1.3μm)，检出限为0.071nm。
[0056]
以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。