聚苯乙烯和聚乙烯醇作粘结剂的新型碳糊电极用于构建电化学免疫传感器的研究
适配体电化学生物传感器研究进展_黄海平
电化学适配体生物传感器的进展进行综述 。
2 0 1 1 0 1 1 0 - - 收稿日期 : ) 基金项目 :国家自然科学基金 ( N o . 2 0 6 3 5 0 2 0, 2 1 0 0 5 0 3 4 男, 博士 , 教授 , 博士研究生导师 , 从事电化学分析研究 . * 通讯作者 :朱俊杰 ,
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第3期
分 析 科 学 学 报
第2 7卷
极表面 , 涂匀后于空气中自然晾干 , 再用无菌二次水冲洗 , 充分浸泡 , 即得 到 几 乎 为 单 分 子 层 的 修 饰 电 极 。
[ 9] , 、 此外 , 在印刷 电 极 ( 基面石墨电极( S c r e e n E l e c t r o d e S P E) B a s a l P l a n e P r o l t i c G r a h i t e E r i n t e d -p - y y p [ [ [ 1 0] 1 1] 1 2] , ) 、 ( , ) 微金电极 ( 玻碳电极 l e c t r o d e B P P G E) 、 G o l d M i c r o e l e c t r o d e G l a s s C a r b o n E l e c t r o d e G C E y
1] 。A ( ” , 。 体外筛选技术的发展和聚合酶链式 适配体 ) 一词来源于拉丁语 “ 意为 “ 使适合 ” 酸[ t a m e r A t u s p p
单链 D D NA、 NA 等多种形式的寡核苷酸 。 核酸适配体与目 标 物 间 的 亲 合 力 常 要 强 于 抗 原 抗 体 之 间 的 亲 [ ] 生长因 子 、 抗 体、 基 因 调 节 因 子、 细 胞 黏 附 分 子、 植物凝 合力 2 。 核酸适配体所结合的目标靶分子包括酶 、 集素 、 完整的病毒颗粒 、 病原菌等 , 作用范围非常广泛 。 因此 , 自从 2 0 世纪 9 0 年代初提出适配体的概念以
免疫传感器研究进展
免疫传感器研究进展艾民;张文艳【摘要】免疫传感器是将高灵敏的传感技术与特异性免疫反应结合起来,用以监测抗原抗体反应的生物传感器,具有快速、灵敏、选择性高、操作简便等特点,已广泛地应用在临床各个领域。
随着传感器的发展,出现了压电免疫传感器、脂质体免疫传感器、表面等离子体共振免疫传感器、光导纤维免疫传感器等新型免疫传感器。
近年来,纳米技术逐步进入电化学免疫传感器领域,并引发突破性的进展。
纳米材料因其具有独特的性质,被广泛应用于研制和发展具有超高灵敏度、超高选择性的免疫传感器。
本文就新型免疫传感器及其临床应用做一综述。
%Immunosensors,with the features of rapid,sensitive,high selectivity and simple operation,combining highly sensitive sensor technology with specific immune response,are biological sensors used to monitor the antigen-antibody reaction and are widely used in【期刊名称】《长春大学学报(社会科学版)》【年(卷),期】2011(021)006【总页数】3页(P83-85)【关键词】免疫传感器;临床;生物传感器【作者】艾民;张文艳【作者单位】长春大学特殊教育学院,长春130022;吉林省妇幼保健院,长春130061【正文语种】中文【中图分类】TP212.2自从1972年,Shons等[1]首次在石英晶体表面涂覆一层塑料薄膜以吸附蛋白质,成功制备了用于测定牛血清白蛋白抗体的压电晶体免疫传感器,从而使压电现象用于免疫测试的想法成为现实。
压电免疫传感器作为一种新型生物免疫检测系统,因其具有高特异性、高灵敏度、响应快、小型简便等特点,,得到了飞速的发展,人们已经用它对多种抗原或抗体进行快速的定量测定及反应动力学进行研究。
碳基复合材料修饰电化学传感器检测双酚A研究进展
碳基复合材料修饰电化学传感器检测双酚A研究进展
任惠敏;张博;尹世鲜;荣智兴;王建辉
【期刊名称】《食品与机械》
【年(卷),期】2024(40)4
【摘要】双酚A作为一种应用最广泛的增塑剂,常用于食品的各类包装中。
然而,食物和水源中双酚A的浸出以及在制造过程中双酚A的排放会危害人类健康。
近年来,碳基复合材料因其独特的物理化学性质,在双酚A检测中展现出优异的性能,基于碳基复合材料修饰的电化学传感器快速检测双酚A已成为当前的研究热点。
文章综述了双酚A以及碳基材料修饰电化学传感器在双酚A检测中的应用,并对双酚A 电化学检测的发展方向进行了展望。
【总页数】10页(P210-219)
【作者】任惠敏;张博;尹世鲜;荣智兴;王建辉
【作者单位】长沙理工大学食品与生物工程学院;湖南省预制菜工程技术研究中心;湖南省湘味餐调智造与质量安全工程技术研究中心;平江县劲仔食品有限公司【正文语种】中文
【中图分类】TB3
【相关文献】
1.钯/碳纳米纤维复合材料修饰电极同时检测邻苯二酚和对苯二酚
2.多壁碳纳米管与聚(2-乙酰基-5-溴噻吩)复合纳米材料修饰玻碳电极同时检测对苯二酚、邻苯二酚和对甲苯酚
3.用于双酚A检测的电化学传感器电极修饰复合材料的研究进展
4.金属复合材料基电化学传感器在双酚A检测中的应用研究
5.基于铂@碳球@四氧化三铁/玻碳电极电化学传感器检测双酚A的研究
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新型皮质醇电化学传感器的研究概括与进展
TECHNOLOGY AND INFORMATION166 科学与信息化2023年11月上新型皮质醇电化学传感器的研究概括与进展卓青青 邹黎萌 杨博翔(通讯作者)重庆市巴南区中医院 重庆 401320摘 要 通过对皮质醇免疫传感器、分子印迹传感器、碳材料传感器及可穿戴传感器进行了总结和归纳,展现了新型传感器对不同体液中皮质醇含量检测的高效、准确、抗干扰能力强等特点。
相比酶免疫法等传统的检测方式更加快捷。
此外,还对不同类型的传感器的检测机理进行了总结,并对各种电极的修饰方式进行了归纳,为皮质醇电化学传感器的制备提供了参考,为临床检测提供了思路。
关键词 新型皮质醇;电化学传感器;类固醇激素Research Summary and Progress of Novel Cortisol Electrochemical Sensors Zhuo Qing-qing, Zou Li-meng, Yang Bo-xiang (corresponding author)Chongqing Banan District Hospital of Traditional Chinese Medicine, Chongqing 401320, ChinaAbstract By summarizing cortisol immune sensors, molecularly imprinted sensors, carbon material sensors and wearable sensors, the new sensors show the characteristics of high efficiency, accuracy and strong anti-interference ability in the detection of cortisol content in different body fluids. Compared with traditional detection methods such as enzyme immunoassay, it is faster. In addition, the detection mechanism of different types of sensors is summarized, and various electrode modification methods are summarized, which provides a reference for the preparation of cortisol electrochemical sensors and provides ideas for clinical detection.Key words new cortisol; electrochemical sensors; steroid hormone引言皮质醇作为一种类固醇激素,有影响脂质代谢和神经发育等功能。
电化学分析的进展及应用
电化学分析的进展及应用李一峻 1988年毕业于中国科学技术大学应用化学系,获理学学士学位;1994年毕业于中国科学院长春应用化学研究所,获理学博士学位。
现任南开大学化学学院院长助理兼化学系副主任,教授,博士生导师,教育部高等学校化学与化工学科教学指导委员会化学基础课程教学指导分委员会委员。
主要从事电分析化学新方法、新技术的研究。
共发表论文50余篇。
(通讯处:天津市卫津路94号,南开大学化学学院300071)常子栋 1984年2月出生,2002年获学士学位,现为南开大学化学学院硕士研究生。
主要从事分子印迹聚合物膜修饰电极的研究。
(通讯处:天津市卫津路94号,南开大学化学学院300071)何锡文 1963年北京大学化学系毕业后进入南开大学工作,现任教授、博士生导师。
原南开大学化学学院院长及化学系主任。
现为中国化学会分析化学专业委员会委员,《高等学校化学学报》、《分析化学》、《分析科学学报》、《分析试验室》和《冶金分析》编委。
主要科研方向为: (1)化学计量学领域;(2)溶液状态(含生物大分子溶液状态);(3)新分析方法的研究。
至今已有约270篇论文在国内外学术期刊上发表,其中SCI期刊论文为135篇。
(通讯处:天津市卫津路94号,南开大学化学学院300071)中图分类号:O65 文献标识码:A 文章编号:10002 0720(2007)102107216摘要:本文对2005年1月~2007年3月间我国电化学分析的发展进行了评述。
文章按照电化学分析的不同领域分为极谱与伏安法,微电极、超微电极和修饰电极,离子选择性电极与传感器,示波分析法,电泳及色谱电化学,光谱电化学、电致发光法,石英晶体微天平,化学计量学方法,其他分析方法和仪器装置及实验技术等几部分。
引用文献561篇。
关键词:综述;电化学分析对2005~2006年两年间有关电化学分析的会议有第九届全国化学传感器学术会议[A1]、第九届全国电分析化学学术会议[A2]、第三届全国微全分析系统学术会议[A3]、第四届国际华夏学者分析化学研讨会[A4]、第三届上海国际分析化学研讨会[A5]、第四届海峡两岸分析化学学术会议[A6]等会议,并有相应论文集,因此本文没有引入这些会议论文。
PtPd电催化剂在电化学酒精气体传感器中的应用
㊀2020年㊀第7期仪表技术与传感器Instrument㊀Technique㊀and㊀Sensor2020㊀No.7㊀收稿日期:2020-03-11PtPd电催化剂在电化学酒精气体传感器中的应用李思达1,2,张㊀鼎1,邢㊀巍1,苏㊀怡1(1.中国科学院长春应用化学研究所,吉林长春㊀130022;2.中国科学院大学,北京㊀100049)㊀㊀摘要:制备高效催化剂是电化学酒精气体传感器研发的重要挑战㊂因此,文中制备并优化了PtPd基催化剂,通过电化学测试筛选出具有最佳催化乙醇氧化活性的催化剂(Pt3Pd1)㊂通过组装传感器及传感器性能测试证明,与传统的基于铂黑为工作电极催化剂的电化学酒精气体传感器相比,Pt3Pd1传感器的灵敏度提升了18%,同时响应时间缩短38%,恢复时间缩短30%,显示出良好的应用前景㊂关键词:铂钯合金;电催化;乙醇氧化反应;酒精检测;气体传感器;电化学传感器中图分类号:O646.542㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1002-1841(2020)07-0027-06ApplicationofPtPd⁃basedCatalystsinElectrochemicalAlcoholGasSensorsLISi⁃da1,2,ZHANGDing1,XINGWei1,SUYi1(1.ChangchunInstituteofAppliedChemistryChineseAcademyofSciences,Changchun130022,China;2.UniversityofChineseAcademyofSciences,Beijing100049,China)Abstract:Developinghighlyefficientcatalystsisakeychallengefortheresearchofelectrochemicalalcoholgassensor,there⁃fore,PtPd⁃basedcatalystsaresynthesizedandoptimized.TheresultsofelectrochemicalmeasurementshowthatPt3Pd1catalysthasthehighestcatalyticactivityforethanolelectrochemicaloxidation.Electrochemicalalcoholgassensorsareassembledforthefurthertest.Theresultsofsensorperformancetestshowthatcomparedwiththetraditionalsensorbasedonplatinumblackastheworkingelectrodecatalyst,thesensitivityofthesensorbasedonPt3Pd1increasesby18%.Atthesametime,theresponsetimeofPt3Pd1sensordecreasesby38%andrecoverytimedecreasesby30%.ItsuggeststhatthePt3Pd1catalystshaveapotentialappli⁃cationprospect.Keywords:PtPdalloy;electrocatalysis;ethanoloxidationreaction;alcoholdetection;gassensor;electrochemicalsensor0㊀引言酒精作为基础的工业原料,广泛应用于食品㊁化工㊁能源等领域㊂在线监测酒精浓度对于生产过程控制以及安全生产具有重要意义㊂此外,在线酒精浓度监测还是交通安全监管的重要环节[1],随着近年来执法力度的提升,对于在线监测的需求也呈现出明显的增长趋势[2]㊂传统的酒精检测方法(如皮透检测法[3-4]㊁比色法[5-6]㊁高效液相色谱法[7]㊁红外光谱法[8]㊁气相色谱法[9]等),对实验员的操作能力要求高,同时存在设备昂贵㊁离线检测㊁检测耗时等缺点㊂半导体型传感器[10]虽然克服了仪器分析的弊端,但此类传感器工作温度高㊁易受环境干扰㊁精度低㊂相比上述检测方法,电化学传感器具有便携㊁操作简便㊁可在线检测㊁精度高等优势[11]㊂商品化的电化学酒精传感器使用铂黑作为工作电极催化剂,铂黑的大量使用增加了传感器的制造成本,而且存在铂催化剂利用率低的问题[12-13],不利于传感器的大范围使用㊂同时,乙醇氧化过程中产生的CO中间体会毒化铂催化剂,降低其催化剂活性[14-16]㊂此外,传感器恢复时间变慢,影响传感器性能㊂因此,催化剂的研发是电化学酒精传感器的研究重点[12,17-19]㊂铂(Pt)与过渡金属(Ni㊁Co㊁Pd㊁Ru等)合金化,是提升Pt基电催化剂性能,降低催化剂中铂用量的重要途径[20-23]㊂其中,PtPd合金是研究的热点之一㊂Pd对许多有机小分子具有良好的催化活性[24-26],引入Pd作为助催化剂,可以增强Pt的催化活性,提高抗CO毒化能力和稳定性[27-29]㊂例如,有研究报道了甲醇在铂基催化剂(111)面的分解机制,计算与实验结果表明,铂基合金催化剂的甲醇催化活性和抗CO中毒能力明显高于纯铂催化剂,PtPd催化剂的协同效应更有利于提升催化剂活性[30]㊂同时,PtPd催化剂的活性也受组分的影响[31]㊂本文采用浸渍法,制备了PtnPd4-n(n=1,2,3,4)合金催化剂,系统地表征了PtPd催化剂的物理性质,并通过电化学方法比较了不同组分的PtPd合金催化剂的催化乙醇氧化活性,最后探讨了催化活性最佳的㊀㊀㊀㊀㊀28㊀InstrumentTechniqueandSensorJul.2020㊀催化剂对电化学酒精气体传感器性能的影响㊂1㊀实验1.1㊀实验试剂氯铂酸(H2PtCl6),氯化钯(PdCl2),硼氢化钠(NaBH4),异丙醇[(CH3)2CHOH],无水乙醇(C2H5OH),硫酸(H2SO4),Nafion溶液(AlfaAesar);聚四氟乙烯乳液(PTFE),高纯氮气(N2)㊂所有试剂在使用前没有进一步纯化㊂1.2㊀催化剂的制备分别配制1.9mmol/LH2PtCl6,5.6mmol/LPdCl2溶液;按Pt/Pd原子比4ʒ0㊁3ʒ1㊁2ʒ2㊁1ʒ3量取H2PtCl6溶液和PdCl2溶液,将上述混合溶液置于冰水浴中机械搅拌30min,加入过量新制NaBH4溶液反应4h,然后用去离子水离心洗涤3次,在100ħ的烘箱中烘干㊂制得催化剂依次标记为Pt㊁Pt3Pd1㊁Pt2Pd2㊁Pt1Pd3㊂1.3㊀催化剂的结构表征与组成分析运用以Cu-Kα(λ=1.54Å)为放射源,工作参数为40kV和200mA的BrukerD8X-射线衍射仪(X⁃raydiffraction,XRD)表征催化剂的晶体结构;运用以Al-Kα为射线源的ESCALABMKIIX射线光电子能谱仪(X⁃rayphotoelectronspectroscopy,XPS)表征催化剂组成元素的价态;运用工作电压为200kV的JOEL-2010透射电子显微镜(Transmissionelectronmicroscope,TEM)表征催化剂的形貌㊂1.4㊀催化剂的电化学表征使用CHI660d电化学工作站在室温下测试催化剂的乙醇催化活性㊂采用标准三电极电解池,以铂片为对电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,直径3mm的玻碳(GC)电极作为工作电极的基体㊂文中的电位均相对于SCE电极㊂工作电极的制备方法如下:用0.5μm和0.03μm的Al2O3粉末依次抛光GC电极,然后分别用丙酮和蒸馏水超声清洗3次㊂取5mg催化剂加入200μL5%Nafion溶液中,超声分散30min,然后移取5μL浆料滴到处理好的GC电极上,置于空气中自然晾干,得到工作电极㊂运用CO溶出伏安法在0.5mol/LH2SO4溶液中表征催化剂的电化学活性面积㊂将工作电极电位恒定在-0.2V,向电解液中通入CO15min,使催化剂表面完全吸附CO㊂然后通入高纯N215min,除去溶液中多余CO,在-0.3 1.1V之间进行CO溶出伏安测试,电位扫速为50mV/s㊂对CO溶出峰面积积分,标定各催化剂的电化学活性面积,其中表面电荷密度为0.42mC/cm2㊂在0.5mol/LH2SO4+0.5mol/LC2H5OH电解液中,对催化剂催化乙醇氧化的性能进行测试,每次测试前向电解液中通N215min,除去电解液中溶解氧㊂其中,运用循环伏安法测试催化剂的催化乙醇氧化活性,扫描区间为-0.3 1.3V,电位扫速为10mV/s㊂运用计时电流法测试催化剂的稳定性,测试电压为0.7V,稳定时间1000s㊂上述实验均在室温下进行㊂1.5㊀传感器制备及性能测试分别以Pt3Pd1催化剂和铂黑作为工作电极催化剂,铂黑为对电极催化剂制备酒精气体传感器[12,19]㊂将催化剂粉末㊁20%聚四氟乙烯乳液㊁异丙醇充分混合,然后超声处理30min,制成催化剂油墨㊂通过丝网印刷将油墨涂抹在聚氯乙烯(PVC)隔板上,制成膜电极组件㊂然后,用去离子水清洗油墨中的溶剂,并压制MEA㊂最后,用0.5mol/LH2SO4电解液浸泡膜电极,并组装传感器㊂在传感器测试中,为保证测试的准确性,需现制标准气体㊂首先,将适量乙醇在气体发生器中汽化㊂然后根据标气浓度将相应体积的乙醇气体注入5L铝箔集气袋中,通入空气充满气袋㊂进行测试时,将标气泵入测试室,传感器电极分别通过阳极和阴极导线连接到CHI660d电化学工作站,以测量传感器生成的电流㊂每次测试后,向测试室泵入新鲜空气30s,以清除残留检测气体㊂2㊀结果与讨论2.1㊀催化剂的物理表征图1为不同组分催化剂的晶体结构表征结果㊂XRD分析结果表明所有催化剂的晶体结构均为面心立方结构(fcc),在40.01ʎ㊁46.53ʎ㊁67.92ʎ㊁81.85ʎ和86.34ʎ处的衍射峰分别对应着Pt(JCPDScardno.87-0646)和Pd(JCPDScardno.88-2335)的(111)㊁(200)㊁(220)㊁(311)和(222)晶面㊂随着催化剂中Pd含量的增加,催化剂(220)和(311)晶面的衍射峰向高角度偏移,说明Pt的晶格常数减小,PtPd催化剂中生成合金相[32-33]㊂图2给出了PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂的形貌表征结果㊂从透射电镜图(TEM)中可观察到,制备的4种纳米催化剂平均粒径分别为5.8㊁5.9㊁5.5㊁5.1nm,粒径均一㊂Pd含量的增加对纳米粒子的粒径没有明显影响㊂在对应的高分辨透射电镜图(HR-TEM)中,均可观察到大小为0.22nm的晶格间距,对应着Pt的fcc结构(111)晶面㊂㊀㊀㊀㊀㊀第7期李思达等:PtPd电催化剂在电化学酒精气体传感器中的应用29㊀㊀图1㊀4种不同组分催化剂的XRD图(a)Pt的透射电镜㊀(b)Pt3Pd1的透射电镜(c)Pt2Pd2的透射电镜㊀(d)Pt1Pd3的透射电镜图2㊀4种不同组分催化剂的透射电镜及高分辨透射电镜表征图图3为PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂元素价态的XPS表征结果㊂从Pt4f谱[图3(a)]中可以观察到70.6eV(Pt4f7/2)和74.0eV(Pt4f5/2)2个峰㊂通过对各催化剂的Pt4f谱进行分峰拟合分析,结果表明,催化剂中的Pt的价态包括0㊁Ⅱ㊁Ⅳ㊂其中,70.6eV(Pt4f7/2)和74.0eV(Pt4f5/2)可归为Pt0,71.8eV(Pt4f7/2)和75.9eV(Pt4f5/2)可归为Pt2+,而73.7eV(Pt4f7/2)和77.5eV(Pt4f5/2)可归为Pt4+㊂PtPd合金催化剂的Pt4f峰向低结合能方向略微移动,说明合金化后Pd的电子向Pt发生了转移[32]㊂在Pd3d谱中[图3(b)]可观察到335.1eV(Pd3d5/2)和340.4eV(Pd3d3/2)2个峰㊂分峰拟合结果表明Pd以0㊁Ⅱ2种价态存在,其中,334.9eV(Pd3d5/2)和340.2eV(Pd3d3/2)可归为Pd0,335.9eV(Pd3d5/2)和341.6eV(Pd3d3/2)可归为Pd2+㊂对PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂中各价态Pt的XPS峰面积进行积分后发现,随着Pd含量的增加,零价Pt在PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂中的比例分别为76.6%㊁66.2%㊁56.7%和33.8%,进一步证明PtPd合金催化剂中存在Pd向Pt的电子转移,PtPd合金催化剂具有更高的Pt原子利用率㊂(a)Pt4f谱(b)Pd3d谱图3㊀4种不同组分催化剂的XPS表征图2.2㊀催化剂的电化学表征图4(a)为PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂的电化学活性面积㊂通过对CO氧化峰面积进行积分,得到PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂的电化学活性面积分别为6.2㊁12.5㊁15.6㊁8.3m2/g㊂与铂黑相比,Pt3Pd1的电化学活性面积增加了1.88倍,表明Pd的掺杂增强了Pt的催化活性面积㊂图4(b)为PtnPd4-n(n=1,2,3,4)催化剂的乙醇氧化循环伏安曲线㊂根据乙醇氧化所产生的电流密度,上述4种催化剂的比活性顺序为Pt3Pd1(10.11mA/cm2)>Pt(7.0mA/cm2)>Pt2Pd2(5.3mA/cm2)>Pt1Pd3(4.1mA/cm2)其中,Pt3Pd1的比活性是Pt的1.4倍,说明PtPd合金的双金属协同效应提升了催化剂活性㊂同时,Pt3Pd1(0.4V)㊁Pt2Pd2(0.43V)㊁Pt1Pd3(0.42V)的乙醇氧化起始电位均低于Pt(0.52V)的乙醇氧化起始电位,说明乙醇更容易在PtPd合金催化剂上发生氧化反应㊂而催化剂的质量活性顺序[图4(c)]为Pt3Pd1(131mA/mgPt)>Pt2Pd2(98mA/mgPt)>㊀㊀㊀㊀㊀30㊀InstrumentTechniqueandSensorJul.2020㊀Pt1Pd3(57mA/mgPt)>Pt(47mA/mgPt)Pt3Pd1㊁Pt2Pd2㊁Pt1Pd3的质量活性分别是Pt的2.8㊁2.1㊁1.2倍,证明Pd的掺杂提高了Pt的利用率㊂由于Pd在酸性介质中没有催化乙醇氧化活性[34],随着催化剂中Pd含量的升高,乙醇氧化产生的电流逐渐减少㊂同时Pt2Pd2和Pt1Pd3对吸附态羟基的吸附能力大于Pt3Pd1和Pt[32],也可能影响吸附态羟基与乙醇氧化中间体的反应,从而降低了催化剂的乙醇催化氧化活性[35-36]㊂图4(d)为上述4种催化剂的计时电流曲线㊂测试进行1000s后,催化剂上乙醇氧化电流密度的顺序为Pt3Pd1>Pt>Pt2Pd2>Pt1Pd3,与循环伏安测试结果一致㊂其中,Pt3Pd1的催化活性(1.48mA/cm2)是Pt(1.27mA/cm2)的1.2倍,进一步证明了PtʒPd为3ʒ1时,催化剂具有高催化乙醇氧化活性和稳定性㊂因此,本文选择Pt3Pd1催化剂作为工作电极催化剂,探讨催化剂对传感器性能的影响㊂2.3㊀传感器性能测试图5(a)和图5(b)分别给出了Pt3Pd1传感器和Pt传感器的测试结果㊂可以看出,Pt3Pd1传感器和Pt传感器的响应信号均随乙醇气体浓度的升高而增大㊂对上述传感器的响应信号与样本的乙醇浓度进行拟合,所得校准曲线如图5(c)所示,Pt3Pd1传感器响应信号的线性度(R2=0.9995)和灵敏度(S=58nA/ppm)明显高于Pt传感器(R2=0.9696,S=49nA/ppm),表明Pt3Pd1传感器的精度更高㊂响应时间和恢复时间是考察传感器性能的重要参数,通常选取传感器总电流变化达到90%时所需的时间(t90)[19]㊂图5(d)为传感器响应时间随乙醇浓度变化示意图㊂相比于Pt传感器,Pt3Pd1传感器的响应更快,受乙醇浓度变化影响小㊂其中,乙醇气体浓度为500ppm时,Pt传感器的响应时间为113s,而Pt3Pd1传感器的响应时间为70s,缩短了38%,说明Pt3Pd1传感器在检测醉酒方面(20 80mg/100mL,200 800ppm)[37]具有更明显的优势㊂这是由于在检测受检人呼出气体中酒精浓度时,采样时间短,传感器的响应时间越短,测量结果精度越高㊂而对比传感器恢复时间图5(e),Pt3Pd1传感器的恢复时间整体缩短了约30%㊂传感器响应速度的提升可归因于催化剂乙醇氧化活性的提升,由Pt3Pd1催化剂构成的工作电极更容易获得极限扩散电流,即传感器响应信号更快到达稳定区间㊂同时PtPd双金属效应促进反应中间体的快速氧化,从而缩短了传感器的恢复时间㊂最后,还考察了传感器的长期稳定性如图5(f)㊂通过分(a)催化剂的电化学活性面积(b)乙醇催化氧化比活性(c)乙醇催化氧化质量活性(d)计时电流曲线图4㊀4种不同组分催化剂的电化学表征析在33d中100ppm乙醇检测信号的变化评估传感器的稳定性,结果表明,传感器信号从第10天开始稳定,在后续测试中响应衰减不超过8%,Pt3Pd1传感器具有较好的稳定性㊂与本组之前报道的Au@Pd酒精㊀㊀㊀㊀㊀第7期李思达等:PtPd电催化剂在电化学酒精气体传感器中的应用31㊀㊀传感器(R2=0.9879,200ppm乙醇的t90=92s)相比[19],Pt3Pd1传感器具有更高的线性度以及更快的响应速度㊂更重要的是,相比于使用碱性电解质的Au@Pd传感器,使用酸性电解质的Pt3Pd1传感器可避免人呼出气体中大量CO2的干扰㊂所有上述结果表明,Pt3Pd1酒精传感器具有良好的应用前景㊂(a)Pt3Pd1传感器响应㊀㊀㊀㊀(b)Pt传感器响应(c)响应信号线性度㊀㊀㊀㊀(d)响应时间(e)恢复时间㊀㊀㊀㊀(f)Pt3Pd1传感器稳定性图5㊀传感器性能表征3㊀结论研究了Pt含量对PtPd基催化剂组分催化乙醇电化学氧化活性的影响㊂结果表明,当PtʒPd原子比为3ʒ1,催化剂的比活性(10.11mA/cm2)和质量活性(131mA/mgPt)最高,催化剂具有良好稳定性㊂与传统的基于铂黑为工作电极催化剂的乙醇电化学气体传感器相比,以Pt3Pd1为工作电极催化剂的乙醇传感器的响应信号线性度高(R2=0.9995);灵敏度高(S=58nA/ppm),提升了18%;同时响应时间缩短38%,恢复时间缩短30%,显示出良好的应用前景㊂参考文献:[1]㊀郑永红,彭晨.酒驾检测中造成血醇含量差异原因分析[J].科技风,2018(11):213-214.[2]㊀SCHWARTZJ,BELTZL.Trendsinfemaleandmaledrunkendrivingprevalenceoverthirtyyears:Triangulatingdiversesourcesofevidence(1985-2015)[J].AddictiveBehaviors,2018,84:7-12.[3]㊀SWIFTR.Transdermalalcoholmeasurementforestimationofbloodalcoholconcentration[J].AlcoholClinExpRes,2000,24(4):422-423.[4]㊀MOHANAMV,WINDMILLERJR,WANGJ,etal.Contin⁃uousminimally⁃invasivealcoholmonitoringusingmicroneedlesensorarrays[J].Biosens.Bioelectron,2017,91:574-579.[5]㊀PAYNE⁃JAMESJJ,KEYSDW,JERREATPG.Salivaryal⁃coholmeasurement:useinclinicalforensicmedicalpractice[J].J.Clin.ForensicMed,1995,2:41-44.[6]㊀WILLIAMSMB,REESEHD.Colorimetricdeterminationofethylalcohol[J].Anal.Chem,1950,22(12):1556-1561.[7]㊀EISENBEISSL,KRAEMERT,STEUERAE.Bloodalcoholanalysisaloneversuscomprehensivetoxicologicalanalysis⁃Systematicinvestigationofmissedco⁃ingestedotherdrugsinsuspectedalcohol⁃impaireddrivers[J].ForensicSci.Int,2016,267:52-59.[8]㊀PÉREZ⁃PONCEA,GARRIGUESS,delaGUARDIAM.Vapourgeneration⁃Fouriertransforminfrareddirectdetermi⁃nationofethanolinalcoholicbeverages[J].Analyst,1996,121:923-928.[9]㊀JONESAW,MÅRDHG,ÄNGGÅRDE.Determinationofendogenousethanolinbloodandbreathbygaschromatogra⁃phy⁃massspectrometry[J].Pharmacol.,Biochem.Behav,1983,18:267-272.[10]㊀HASSANMM,MISHRAP,KHANW,etal.EnhancementinalcoholvaporsensitivityofCrdopedZnOgassensor[J].Mater.Res.Bull,2017,93:391-400.[11]㊀THUNGONPD,KAKOTIA,GOSWAMIP,etal.Advancesindevelopingrapid,reliableandportabledetectionsystemsforalcohol[J].Biosens.Bioelectron,2017,97:83-99.[12]㊀GHAVIDELMZ,RAHMANMR,EASTONEB.Fuelcell⁃basedbreathalcoholsensorsutilizingPt⁃alloyelectrocatalysts[J].Sens.Actuators:B.Chemical,2018,273:574-584.[13]㊀MODJTAHEDIA,AMIRFAZLIA,FARHADS.Lowcatalystloadedethanolgasfuelcellsensor[J].Sens.Actuators:B,2016,234:70-79.[14]㊀LIQ,WENX,ZELENAYP,etal.High⁃activityPtRuPd/Ccatalystfordirectdimethyletherfuelcells[J].Angew.Chem.,Int.Ed,2015,127:7634-7638.[15]㊀NIEY,LIL,WEIZD.RecentAdvancementsinPtandPt⁃freecatalystsforOxygenreductionreaction[J].Chem.Soc.Rev,2015,44:2168-2201.[16]㊀WANGH,BEHMRJ,JUSYSZ.EthanolelectrooxidationonaCarbon⁃supportedPtcatalyst:reactionkineticsandproductyields[J].J.Phys.Chem.B,2004,108:19413-19424.[17]㊀OZOEMENAKI,MUSAS,MODISER,etal.Fuelcell⁃basedbreath⁃alcoholsensors:innovation⁃hungryoldelectro⁃chemistry[J].Curr.Opin.Electrochem,2018,10:82-87.[18]㊀NIEQ,ZHANGW,ZHOULQ,etal.Sensitivityenhanced,stabilityimprovedethanolgassensorbasedonmulti⁃wallcarbonnanotubesfunctionalizedwithPt-Pdnanoparticles[J].Sens.Actuators:B,2018,270:140-148.[19]㊀LICL,SUY,WANGYJ,etal.Au@Pdcore⁃shellnanop⁃articles:ahighlyactiveelectrocatalystforamperometricgaseousethanolsensors[J].Sens.Actuators:B,2012,171-172:1192-1198.[20]㊀XIABY,WUHB,WANGX,etal.One⁃potsynthesisofPt-Coalloynanowireassemblieswithtunablecompositionandenhancedelectrocatalyticproperties[J].Angew.Chem.Int.Ed,2015,54:3797-3801.[21]㊀LOUKRAKPAMR,LUOJ,ZHONGCJ,etal.Nanoengi⁃neeredPtCoandPtNicatalystsforOxygenreductionreac⁃tion:anassessmentofthestructuralandelectrocatalyticproperties[J].J.Phys.Chem.C,2011,115:1682-1694.[22]㊀RENFF,WANGHW,LUWS,etal.CleanmethodforthesynthesisofreducedgrapheneOxide⁃supportedPtPdAaloyswithhighelectrocatalyticactivityforethanoloxidationinal⁃kalinemedium[J].ACSAppl.Mater.Interfaces,2014,6:3607-3614.[23]㊀ZHENGJ,CULLENDA,YANYS,etal.Platinum⁃rutheni⁃umnanotubesandplatinum⁃rutheniumcoatedcoppernanowiresasefficientcatalystsforelectro⁃oxidationofmethanol[J].ACSCatal,2015,5:1468-1474.[24]㊀XUEJ,HANGT,GUOPZ,etal.StructuralregulationofPdCu2nanoparticlesandtheirelectrocatalyticperformanceforethanoloxidation[J].ACSAppl.Mater.Interfaces,2016,8:34497-34505.[25]㊀ZHANGJ,ZHAOX,XINGW,etal.TheelectrocatalyticperformanceofPdcatalystssupportedonPVPmodifiedMWCNTsforformicacidoxidation[J].J.Electrochemistry,2012,18(3):270-274.[26]㊀HUANGL,YANGJ,KANGXW,etal.PdAg@Pdcore⁃shellnanotubes:superiorcatalyticperformancetowardselectrochemicaloxidationofformicacidandmethanol[J].J.PowerSources,2018,398:201-208.[27]㊀TIWARIJN,LEEWG,KIMKS,etal.High⁃affinity⁃assis⁃tednanoscalealloysasremarkablebifunctionalcatalystforalcoh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基于功能化石墨烯-聚乙烯醇复合膜固定乙酰胆碱酯酶的甲拌磷传感器
基于功能化石墨烯-聚乙烯醇复合膜固定乙酰胆碱酯酶的甲拌磷传感器郑莹莹;刘志敏;李婕;展海军【摘要】将功能化离子液体修饰石墨烯(IL-GR)分散在聚乙烯醇(PVA)中,制得IL-GR-PVA分散液,与乙酰胆碱酯酶(AChE)溶液混匀后滴涂在电极表面,利用PVA良好的成膜特性,制得新型有机磷检测酶电极AChE/IL-GR-PVA/GCE,并用于有机磷农药的检测.采用透射电镜(TEM)表征了IL-GR的形貌,采用循环伏安法(CV)和差示脉冲伏安法(DPV)研究了酶电极的电化学性质.结果表明,IL-GR-PVA复合膜具有良好的导电性和生物相容性,能很好地保持AChE的生物活性,并显著促进了其电化学过程.在优化实验条件下,抑制率(I%)与甲拌磷浓度的负对数在1.0×10-14~1.0×10-9 mol/L和1.0×10-9~1.0×10-6moL/L范围内呈良好的线性关系,检出限(S/N=3)为8.0×10-15 mol/L.该传感器制备简单,稳定性好,灵敏度高,为有机磷农药的测定提供了新方法.【期刊名称】《分析测试学报》【年(卷),期】2015(034)010【总页数】6页(P1152-1157)【关键词】石墨烯;离子液体;聚乙烯醇;甲拌磷;传感器【作者】郑莹莹;刘志敏;李婕;展海军【作者单位】河南工业大学化学化工学院,河南郑州450001;河南工业大学化学化工学院,河南郑州450001;河南工业大学化学化工学院,河南郑州450001;河南工业大学化学化工学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】O657.1;F767.2随着现代农业的发展,农药被广泛用于农业生产,其中有机磷(OPs)农药是目前使用最多的品种,其高毒性和高残留性所带来的环境污染问题及对人类健康的威胁,已引起人们的广泛关注。
因此,建立快速、灵敏的OPs检测方法非常必要。
近年来,基于乙酰胆碱酯酶(AChE)的电化学生物传感器已在有机磷农药残留检测方面得到很好的应用,相对于传统的色谱法[1-2],电化学生物传感器具有灵敏度高、响应时间短、线性范围宽、成本低等优点[3-4]。
基于电化学活化的传感器构建及其电化学性能
第60卷 第1期吉林大学学报(理学版)V o l .60 N o .1 2022年1月J o u r n a l o f J i l i nU n i v e r s i t y (S c i e n c eE d i t i o n )J a n 2022d o i :10.13413/j .c n k i .jd x b l x b .2021128基于电化学活化的传感器构建及其电化学性能梁丽娜,胡加枫,段朋虎,毛东鹏,朴云仙(吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,新能源与环境学院,长春130021)摘要:为实现玻碳电极在电化学传感器领域的高灵敏度检测利用,在p H=5.0的磷酸盐缓冲溶液中,用恒电位法对玻碳电极进行电化学活化,考察p H 值㊁富集电位及富集时间对P b 2+检测效果的影响,并研究最佳实验条件下的活化电极对P b 2+的检测性能.实验结果表明:该活化电极对P b2+的电化学检测响应电流具有增强效果,并具有检测时间短㊁灵敏度高的特点;检测线性范围为1ˑ10-10~5ˑ10-6m o l /L ,最低检出限和定量限分别为3ˑ10-11m o l /L和1.0ˑ10-10m o l /L .该活化电极在自来水P b 2+的测定中具有较高回收率,可用于实际水质检测.关键词:铅离子;电化学传感器;玻碳电极;差分脉冲伏安中图分类号:X 502;O 661 文献标志码:A 文章编号:1671-5489(2022)01-0182-07C o n s t r u c t i o no f S e n s o r sB a s e d o nE l e c t r o c h e m i c a l A c t i v a t i o na n d I t sE l e c t r o c h e m i c a l P e r f o r m a n c eL I A N GL i n a ,HUJ i a f e n g ,D U A NP e n g h u ,MA O D o n g p e n g ,P I A O Y u n x i a n (K e y L a b o r a t o r y o f G r o u n d w a t e rR e s o u r c e s a n dE n v i r o n m e n t o f M i n i s t r y o f Ed u c a t i o n ,C o l le g e of N e w E n e rg y a n dE n v i r o n m e n t ,J i l i nU n i v e r s i t y ,Ch a n gc h u n 130021,C h i n a )收稿日期:2021-03-31.第一作者简介:梁丽娜(1994 ),女,汉族,硕士研究生,从事荧光生物传感和电化学传感的研究,E -m a i l :131********@163.c o m.通信作者简介:毛东鹏(1995 ),男,汉族,博士研究生,从事环境电化学和电化学传感的研究,E -m a i l :m a od p 20@m a i l s .j l u .e d u .c n ;朴云仙(1979 ),女,朝鲜族,博士,教授,从事污染环境修复和环境污染检测生物传感的研究,E -m a i l :y x p i a o @j l u .e d u .c n .基金项目:国家自然科学基金(批准号:51809111).A b s t r a c t :I no r d e r t or e a l i z et h eh i g hs e n s i t i v i t y d e t e c t i o nofg l a s s y c a r b o ne l e c t r o d e i nth efi e l do f e l e c t r o c h e m i c a ls e n s o r s ,t h e g l a s s y c a r b o n e l e c t r o d e w a se l e c t r o c h e m i c a l l y a c t i v a t e d b y c o n s t a n t p o t e n t i a lm e t h o d i n p h o s p h a t eb u f f e rs o l u t i o na t p H=5.0.T h ee f f e c t so f p H v a l u e ,a c c u m u l a t i o n p o t e n t i a l a n d a c c u m u l a t i o n t i m eo nt h ed e t e c t i o ne f f e c to fP b 2+w e r e i n v e s t i g a t e d ,a n dt h ed e t e c t i o n p e r f o r m a n c e o f a c t i v a t e d e l e c t r o d e f o r P b 2+w a si n v e s t i g a t e d u n d e r t h e o p t i m a l e x p e r i m e n t a l c o n d i t i o n s .T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o w t h a tt h ea c t i v a t e de l e c t r o d ec a ne n h a n c et h er e s p o n s e c u r r e n t o f e l e c t r o c h e m i c a l d e t e c t i o no fP b 2+,a n dh a s t h ec h a r a c t e r i s t i c so f s h o r td e t e c t i o nt i m ea n d h i g hs e n s i t i v i t y .T h ed e t e c t i o nl i n e a rr a n g eo fP b 2+i s1ˑ10-10 5ˑ10-6m o l /L ,t h e m i n i m u m d e t e c t i o n l i m i t i s 3ˑ10-11m o l /L ,a n d t h e l i m i t o f q u a n t i f i c a t i o n i s 1.0ˑ10-10m o l /L .T h e a c t i v a t e d e l e c t r o d eh a s ah i g h r e c o v e r y i n t h e d e t e r m i n a t i o no f P b 2+i n t a p w a t e r ,a n d c a nb e u s e d i n t h e a c t u a l w a t e r q u a l i t y d e t e c t i o n .K e yw o r d s :l e a d i o n ;e l e c t r o c h e m i c a l s e n s o r ;g l a s s y c a r b o ne l e c t r o d e ;d i f f e r e n t i a l p u l s e v o l t a mm e t r y Copyright©博看网 . All Rights Reserved.重金属离子(h e a v y m e t a l i o n s ,HM I )污染是一个严重的环境问题,如P b 2+可通过食物链进入人体,但不会被代谢,积累后可对人体产生明显的毒性作用[1].目前监测水体中痕量重金属离子的方法较多,如原子吸收光谱(A A S )[2-4]㊁电感耦合等离子体原子发射光谱(I C P -A E S )[5-7]和电感耦合等离子体质谱(I C P -M S )[8-10]等.虽然光谱法具有较高的灵敏度和再现性,但所需的设备昂贵且需专业人员操作.差分脉冲伏安法(D P A S V )通过测量不同电位所响应的电流差异进行数据运算,具有灵敏度高㊁操作简单㊁检测快速㊁成本低等优点[11-13].目前,预处理电极的发展提高了电化学传感器的预富集和导电能力,为电化学传感器的发展选择提供了一条可行途径.在碳纳米材料中,玻碳(G C )因其电化学窗口宽㊁易改性㊁机械硬度高而成为应用最广泛的碳材料基电极[14].玻碳电极(G C E )用于电化学研究时,每次实验前均需对电极进行预处理,以提高其电化学响应信号.目前,研究的预处理方法较多,包括A l 2O 3抛光㊁激光辐照㊁真空加热㊁有机溶剂清洗和电化学极化等[15],其中大多数使用A l 2O 3抛光电极.电化学极化法(用不同的极化溶液产生不同电极)是一种简单㊁快速㊁实用且重复性高的前处理方法.N a g a o k a 等[16-17]通过B E T (B r u n a u e r -E mm e t t -T e l l e r )物理吸附法对膜的性能进行了测试,证明恒电位极化后电极表面形成微孔结构,平均孔径为1.2n m.文献[18-19]研究表明,在增强极化产生的大孔中有基面和边面两个性质不同的晶面,金属离子小分子主要吸附在微孔中,进行静电吸引和亲脂反应.但不同极化条件对电极表面影响的研究目前报道较少.本文研究在磷酸盐缓冲溶液中极化处理的活性玻碳电极的影响因素和P b 2+检测效果以及实际应用性.结果表明,在p H=5.0磷酸盐缓冲溶液中,用恒电位法极化的活性玻碳电极(A G C E )可用于超高灵敏度电化学传感检测,这是一种低成本㊁环境友好的极化电极,具有良好的灵敏度㊁选择性㊁再现性和稳定性,可应用于实际水样中P b 2+的测定.1 实 验1.1 试剂和仪器试剂:磷酸氢二钠(N a 2H P O 4)㊁磷酸二氢钠(N a H 2P O 4)㊁乙酸(HA c )㊁乙酸钠(N a A c )㊁氯化钾(K C l )均购于国药化学试剂有限公司;铁氰化钾(K 3[F e (C N )6],质量分数为99%)购于西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司;硝酸铅(P b (N O 3)2)购于天津市大茂化学试剂厂;K +,N a +,M g 2+,C d 2+,C o 2+,C u 2+,H g 2+,F e 3+,C l -,N O -3均购于北京坛墨质检科技有限公司.本文中均用超纯水(电阻为18.2MΩ)配制溶液.通过溶解P b (N O 3)2制备待测溶液,利用N a 2H P O 4和N a H 2P O 4配制磷酸盐缓冲溶液(P B S ),H A c 和N a A c 配制一系列不同p H 值的缓冲溶液.实验均在室温(25ħ)下进行.仪器:精密天平(M E 104型,梅特勒-托利多(上海)有限公司);p H 计(F i v eE a s y P l u s 型,梅特勒-托利多(上海)有限公司);电化学工作站(C H I 660E 型,上海辰华仪器有限公司).1.2 测量电极的电化学性能G C E 在P B S (p H=5.0)溶液中采用电化学活化方法进行前处理:采用恒电位活化法将G C E 先在+2.0V 极化150s ,再在-1.0V 下极化60s ,以0.1V /s 的速率扫描,在-0.5~0.8V 内循环扫描2次后用于电化学检测.在H A c -N a A c 缓冲溶液中加入1.0ˑ10-6m o l /LP b 2+,扫描速率为0.1V /s ,在-1.0~-0.3V 内,以玻碳电极㊁银/氯化银电极和铂丝电极为工作电极㊁参比电极和辅助电极,用循环伏安法(C V )和电化学阻抗法(E I S )分别对G C E 和A G C E 进行电化学表征.将电极放在含有一定浓度的P b 2+溶液中,于25ħ条件下富集一段时间后进行D P A S V 分析.通过D P A S V 检测的氧化峰电流评价传感器的重复性㊁稳定性和再现性.通过电流响应得到A G C E 传感器在不同浓度P b2+存在下的线性范围.检测限和定量限分别表示为检测限=3S /m ,定量限=10S /m ,其中m 为电极灵敏度,S 为分析曲线的标准差(n =3).381 第1期 梁丽娜,等:基于电化学活化的传感器构建及其电化学性能 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.2 结果与讨论2.1 活化电极导电性及对P b2+的电化学响应为考察A G C E 电极的电传导效率,当p H=4.5,P b 2+浓度为1.0ˑ10-6m o l /L ,扫描速率为100m V /s 时,在H A C -N a A c 和[F e (C N )6]3-/4-溶液中G C E 和A G C E 的C V 曲线和电化学阻抗谱(E I S )分别如图1和图2所示.由图1和图2可见,相比于裸G C E (阻抗值拟合后为40.37Ω/c m 2),A G C E 有更明显的氧化还原峰和较小的内部阻力(阻抗值几乎为零),表明A G C E 有更快的电荷转移能力.因此,预处理大幅度提高了裸G C E 的电化学性能[20].图1 G C E 和A G C E 在H A c -N a A c (A )和[F e (C N )6]3-/4-(B )溶液中的C V 曲线F i g .1 C Vc u r v e s o fG C Ea n dA G C E i nH A c -N a A c (A )a n d [F e (C N )6]3-/4-(B )s o l u t i o n s 图2 G C E 和A G C E 的E I S F i g.2 E I S o fG C Ea n dA G C E 2.2 工作电极的有效表面积为合理分析样品的电化学活性,利用C V 方法估计工作电极的有效表面积A .该实验的C V 曲线是在5.0ˑ10-3m o l /L K 3[F e (C N )6](含有0.1m o l /LK C l )的溶液中在不同扫描速率下所得,如图3所示.根据R a n d l e s -S e v c i k 方程I p =2.69ˑ105A n 3/2D 1/20v 1/2A c (1)可计算I p ,其中I p 为氧化还原峰电流(A ),A 为工作电极的有效表面积(c m 2),n 为参与氧化还原反应中电子的数量(对于K 3[F e (C N )6]溶液,n =1),D 0为扩散系数(对于在0.1m o l /L K C l 溶液中K 3[F e (C N )6],D 0=6.73ˑ10-6c m 2/s ),v 为扫描速率,c 为反应体系的浓度(c =5.0ˑ10-3m o l /L ).图3 不同修饰电极在不同扫描速率下的C V 曲线F i g .3 C Vc u r v e s o f d i f f e r e n tm o d i f i e d e l e c t r o d e s a t d i f f e r e n t s c a n n i n g ra t e s 不同修饰电极的峰值电流与扫描速率的线性拟合曲线如图4所示.由图4可见,扫描速率(v1/2)与降峰电流(I p c )呈线性关系,A G C E 和G C E 的线性回归方程分别为I p c (μA )=256v 1/2+3.17(R 2=0.998),481 吉林大学学报(理学版) 第60卷 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.图4 不同修饰电极的峰值电流与扫描速率的线性拟合曲线F i g .4 L i n e a r f i t t i n g c u r v e s b e t w e e n p e a k c u r r e n t s a n d s c a n n i n g ra t e s o f d i f f e r e n tm o d i f i e d e l e c t r o d e s I p c (μA )=227v 1/2+5.84(R 2=0.997). A G C E 和裸G C E 的A e f f 值分别为0.0283,0.0251c m 2.若传感器中有更大的有效表面积,则可促进生成更多的活性位点,从而有效诱导了探针分子/离子活性位点间的相互作用.因此,A G C E具有更好的电化学活性.2.3 p H 值的影响采用伏安法测定不同p H 值(3.5~5.5)下P b 2+(1.0ˑ10-6m o l /L )的氧化电流峰(I p )和电位峰(E p ),结果如图5所示.由图5可见,p H 值对I p 和E p 的影响较大,表明P b 2+的氧化具有p H 依赖性.根据N e r n s t 方程E =E 0+n F R T l n c O c R =E 0+n F R T l n c P b 2+(2)可计算电位E ,其中c O 为氧化物的浓度,c R 为还原物的浓度,c P b 2+为P b 2+的浓度,其他符号为其传统意义.由式(2)可见,氧化还原电位仅与P b 2+浓度有关,而与电极表面被还原成的铅或氧化铅无关,因此不影响其还原峰.当p H=5.0时,出现了最高的伏安响应;当p H>5.0时,峰值电流下降.A G C E 的氧化峰电位E 0ᶄ与p H 值的校准曲线如图6所示.由图6可见,E 0ᶄ随p H 值的变化满足E 0ᶄ=E 0+2.303m R T n Fp H ,(3)其中m 和n 分别为参与氧化还原反应的质子数(H +数)和电子数,其他符号为其传统定义[21].在p H=3.5~5.5的条件下,由式E p =-0.05p H-0.34(R 2=0.999)可见,随着p H 值的增大,氧化峰电位趋于负值,E p -p H 直线的斜率为-50m V /p H ,与理论值-59.2m V /p H 接近,表明参与P b 2+氧化还原反应的电子数和质子数相等[22].图5 不同p H 值下P b 2+的C V 曲线F i g .5 C Vc u r v e s o fP b 2+a t d i f f e r e n t p Hv a l u es 图6 A G C E 的氧化峰电位与p H 值的校准曲线F i g.6 C a l i b r a t i o n c u r v e b e t w e e no x i d a t i o n p e a k p o t e n t i a l a n d p Hv a l u e s 2.4 富集电位和富集时间的影响为研究检测P b 2+时的最佳富集电位和富集时间,于H A c -N a A c (p H=5.0)溶液中,在-0.8~-1.4V 对P b 2+进行电化学富集,结果如图7所示.由图7(A )可见,在-1.0V 处对P b2+具有最高的电化学响应.因此,为得到较好的灵敏度㊁重复性和电极寿命,选择最佳富集电位为-1.0V.在H A c -N a A c 溶液中,当p H=5.0时,P b 2+在5~10m i n 的溶出峰电流如图7(B )所示.由图7(B )可见:P b 2+在5~7m i n 的溶出峰电流随沉积时间的增加而逐渐增大,主要是由于A G C E 表面金属离子沉积增加所致;7m i n 后峰电流随沉积时间的增加而逐渐降低.这可能是由于随着沉积时间的延长,修饰电极表面金属离子浓度趋于饱和所致.在不影响整体传感性能的情况下,为快速检测,选择最佳富集时间为7m i n .581 第1期 梁丽娜,等:基于电化学活化的传感器构建及其电化学性能 Copyright©博看网 . All Rights Reserved.图7富集电位(A)和富集时间(B)对1.0ˑ10-6m o l/LP b2+氧化峰电流的影响F i g.7E f f e c t s o f a c c u m u l a t i o n p o t e n t i a l(A)a n da c c u m u l a t i o n t i m e(B)o no x i d a t i o n p e a k c u r r e n t s o f1.0ˑ10-6m o l/LP b2+2.5D P A S V对P b2+的测定在最佳实验条件下,研究A G C E电化学传感器对P b2+的伏安分析性能.图8为A G C E对1ˑ10-10~5ˑ10-6m o l/L浓度的P b2+在N a A c-H A c缓冲液(p H=5.0)中的D P A S V响应.由图8可见,溶出峰随P b2+浓度的增加而增强.图8A G C E对P b2+的D P A S V响应(A)及局部放大图(B)F i g.8D P A S Vr e s p o n s e o fAG C Et oP b2+(A)a n d p a r t i a l e n l a r g e dd r a w i n g(B)图9为I p a与P b2+浓度间的关系.通过在1μm o l/LP b2+中加入可能产生干扰的阳离子/阴离子研究所研制传感器的抗干扰性能,实验结果如图10所示.由图9可见,该范围内的线性方程I p a(μA)=图9I p a与P b2+浓度的关系F i g.9R e l a t i o n s h i p o f I p a a n dP b2+c o n c e n t r a t i o n图10A G C E在添加其他干扰阳/阴离子前后检测P b2+时安培电流响应的比值F i g.10R a t i o o f a m p e r m e t r i c c u r r e n t r e s p o n s e o fAG C Et oP b2b e f o r e a n da f t e r a d d i n g o t h e r i t e r f e r i n gc a t i o n s/a n i o n s40.03c(μm o l/L)+2.257(R2=0.995).在S/N=3(7次平行实验空白样品的标准偏差)的基础上,得到该传感器的检测限为3ˑ10-13m o l/L,低于世界卫生组织发布的指导值(<0.01m g/L,即4.8ˑ10-8m o l/L),表明该传感器可应用于环境监测.由图10可见,在添加1ˑ10-4m o l/L K+,681吉林大学学报(理学版)第60卷Copyright©博看网 . All Rights Reserved.N a +,M g 2+,C d 2+,C o 2+,C u 2+,H g 2+,F e 3+,C l -,N O -3前后,1ˑ10-6m o l /LP b 2+溶出信号变化很小,A G C E 在添加其他干扰阳/阴离子前后检测P b 2+时的安培电流响应的比值为1.0,表明这些离子对所研制的传感器检测P b 2+干扰较小.这种优异的抗干扰能力可归因于A G C E 与P b2+的结合能力高于其他干扰阳/阴离子.重复性㊁稳定性和再现性是传感器实际应用需考虑的重要因素.在含有1.0ˑ10-6m o l /LP b 2+的H A c -N a A c (p H=5.0)溶液中进行重复性(同一电极分别修饰3次)㊁稳定性(连续扫描20圈)㊁再现性(3根不同电极)的检测实验中,相对标准偏差(R S D )分别为3.43%,4.56%,2.09%,表明该电化学传感器重复性好㊁稳定性高㊁通用性强.以长春市自来水为水样,考察传感器的实际运用能力.分别以3次水样加标回收,回收率为90%~105%,表明该传感器可用于实际水样检测.3 结 论本文开发了一种简便㊁经济㊁环保的对玻炭电极进行极化预处理方法,并将该极化电极成功地应用于对重金属离子P b2+的电化学检测.1)在p H =5.0磷酸盐缓冲溶液中,极化的A G C E 可用于电化学领域的超高灵敏度电化学传感器对P b 2+的检测,D P A S V 响应电流峰值随P b 2+浓度的增大而增加,且响应电流值与P b 2+浓度在1ˑ10-10~5ˑ10-6m o l /L 内有良好的线性响应关系,可检测最低浓度为3ˑ10-11m o l /L .2)在干扰物以及水中常见的各种离子存在的复杂水体环境中,该极化电极仍能实现对P b 2+的特异性检测,具有良好的重复性㊁稳定性㊁再现性以及良好的回收率.参考文献[1] WA N G X D ,L I Y ,D A IT T ,e ta l .P r e p a r a t i o no fP e c t i n /p o l y (m -p h e n y l e n e d i a m i n e )M i c r o s p h e r ea n dI t s A p p l i c a t i o n f o rP b 2+R e m o v a l [J ].C a r b o h y d rP o l y m ,2021,260:117811-1-117811-11.[2] S O U Z AJ P ,C E R V E I R AC ,M I C E L IT M ,e t a l .E v a l u a t i o n o f S a m p l eP r e p a r a t i o nM e t h o d s f o r C e r e a l D i ge s t i o nf o rS u b s e q u e n t A s ,C d ,Hg a n d P b D e t e r m i n a t i o n b y A A S -B a s e d T e ch ni qu e s [J ].F o o d C h e m ,2020,321:126715-1-126715-9.[3] C A R R O N EG ,O N N A D ,MO R Z A N E M ,e ta l .I n f l u e n c eo f T i O 2a n d Z r O 2Na n o p a r t i c l e s D e p o s i t i o no n S t a i n l e s sS t e e l F u r n a c eU s e df o rT r a c eE l e m e n tD e t e r m i n a t i o nb y TS -F F -A A S [J ].A n a l M e t h o d ,2019(11):1551-1557.[4] O R E S T EE Q ,S O U Z A A O D ,P E R E I R A C C ,e ta l .E v a l u a t i o no fS a m p l eP r e pa r a t i o n M e t h o d sf o rt h e D e t e r m i n a t i o no fC d ,C r a n dPb i nC e r a m i cT a b l e w a r e b y G r a p h i t eF u r n ac eA t o m i cA b s o r p t i o nS p e c t r o m e t r y [J ].A n a l L e t t ,2020,53(3):436-458.[5] S H R I V A SK ,S A HU B ,D E B M K ,e t a l .C o l o r i m e t r i ca n dP a p e r -B a s e dD e t e c t i o no fL e a dU s i n g P V AC a p p e d S i l v e r N a n o p a r t i c l e s :E x p e r i m e n t a l a n d T h e o r e t i c a l A p pr o a c h [J ].M i c r o c h e m J ,2019,150:104156-1-104156-10.[6] L ÜH ,Z HA N G Y ,S U N Y ,e t a l .E l e m e n t a l C h a r a c t e r i s t i c s o f S a n q i (P a n a xn o t o g i n s e n g )i nY u n n a nP r o v i n c e o fC h i n a :M u l t i e l e m e n tD e t e r m i n a t i o nb y I C P -A E S a n d I C P -M S a n dS t a t i s t i c a lA n a l ys i s [J ].M i c r o c h e mJ ,2019,146:931-939.[7] C H E N GJQ ,L IQ ,Z HA O M Y ,e ta l .U l t r a t r a c eP b D e t e r m i n a t i o ni nS e a w a t e rb y S o l u t i o n -C a t h o d eG l o wD i s c h a r g e -A t o m i cE m i s s i o nS p e c t r o m e t r y C o u p l e dw i t h H y d r i d eG e n e r a t i o n [J ].A n a lC h i m A c t a ,2019,1077:107-115.[8] C HO I S H ,K I M J Y ,C HO IE M ,e ta l .H e a v y M e t a lD e t e r m i n a t i o nb y I n d u c t i v e l y C o u p l e d P l a s m a -M a s s S p e c t r o m e t r y (I C P -M S )a n dD i r e c tM e r c u r y A n a l y s i s (D MA )a n dA r s e n i c M a p p i n g b y Fe m t o s e c o n d (f s )-L a s e r A b l a t i o n (L A )I C P -M S i nC e r e a l s [J ].A n a l L e t t ,2019,52(3):496-510.[9] D E S A U L T Y A M ,L A C H P ,P E R R E T S .R a p i d D e t e r m i n a t i o no fL e a dI s o t o p e s i n W a t e rb y C o u p l i ng D G T P a s s i v eS a m p l e r s a n d M C -I C P -M SL a s e rA b l a t i o n [J ].JA n a lA t S pe c t r o m ,2020,35(8):1537-1546.781 第1期 梁丽娜,等:基于电化学活化的传感器构建及其电化学性能 Copyright©博看网 . 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3,4-二氧乙基噻吩及其聚合物的制备与应用进展
3,4-二氧乙基噻吩及其聚合物的制备与应用进展沈冰心;毕明庚【摘要】聚(3,4-二氧乙基噻吩)(PEDOT)是目前发现的导电态最稳定的导电高分子之一,对聚PEDOT及其单体3,4-二氧乙基噻吩(EDOT)的制备方法进行了综述,并介绍了PEDOT在抗静电、电解电容器、有机光电材料和传感器领域的研究和应用。
%Poly (3,4-Ethylenedioxythiophene)(PEDOT)is one of the most stable conduct in conducting polymers. In this paper, preparation methods of 3,4-Ethylenedioxythiophene(EDOT)and its polymer(PEDOT)are reviewed. Applications of PEDOT in antistatic, electrolytic capacitor, organic optoelectronic materials and sensor are investigated as well.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P16-20)【关键词】导电高分子;3,4-二氧乙基噻吩;聚(3,4-二氧乙基噻吩);有机光电材料【作者】沈冰心;毕明庚【作者单位】合肥市第五十一中学,安徽合肥 230051;合肥市第五十一中学,安徽合肥 230051【正文语种】中文【中图分类】TM243聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)是一种新型的导电聚合物,由德国Bayer公司首先合成,具有导电率高、环境稳定性好、薄膜易制且透明性好等优点[1]。
PEDOT在抗静电包装、制备有机光电材料、电化学电容器领域有重要的应用[2-4]。
由于其独有的电学和光学特性及广泛的应用领域,PEDOT已引起人们广泛关注,对它的研究已成为导电聚合物研究领域中的焦点。
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i u o s yf r a Wa p ro e nt ra eo mm n a a o s m t s e f r do hes fc fCPEb sn rn fri a dta fri n b d s amo e y tm . ea sy m u yu i gta ser n rnser n na t o ya i d l se T s a s h c m p ie rt o dn ft eta f ri t o y o u fc fCP t nb o k d i A o u o o lwe yac m p t ie o rs df s a igo nse rna i d n s ra eo E,he l c e nBS s l t nf l i l h r n b i o db o e i v t
( 相关 系数 为 09 3) .8 ,免疫传 感器在 使 用后 可通过 简单 的打 磨抛 光 更新 ,表现 出良好的重复使 用性 。
关键词 :电化 学免疫传 感 器 ;聚苯 乙烯 /聚 乙烯 醇 ;粘结 剂 ;碳 糊 电极 中图分类号 :0 4 . 6 61 文献标识码 :A 文章编号 :l7 — 8 320 )10 9— 5 6 3 9 3 (0 80 — 09 0
4 2 0 , i a . tt yLa o ao fC e / i s n i ga dCh mo t c , c o l fCh mit n h mia n i e rn . n n 1 0 7 Chn ;2 S a eKe b r tr o h mo B o e sn e mer s S h o e sr a d C e c l gn e g Hu a y n i o y E i
Байду номын сангаас
摘
要 :利用掺杂聚 乙烯 醇的聚苯 乙烯作粘结剂,制备 成新型碳糊电极 ,该 电极具有制作 简单、导电性能 良好
和改进 的表 面吸 附性 能,可用于构建基 于表 面吸 附固定生物组分的 电化 学免疫传感器。用转铁蛋 白一转铁蛋 白抗体
作模 式 分析物 ,辣 根过 氧化 物酶 ( R H P)作为 酶标 ,建议 的免疫 传感 器测 定人 转铁 蛋 白的线 性 关 系是 0 0 7 . g L . ~ 0 / 5 0 m
eet d ( E a e s gpafr h end sr e . h P rp e mpo igp lvn l lo o—o e oy trn lcr e CP ) sni lt m a b e ec b d T e Ei pe ad b e lyn oy iy c h l p d ls e e o s n o s i C s r y a d p y s a
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第 2卷 第 1 2 期
20 年 1 08 月
湖
南
工
业
大
学
学
报
VO1 O. . N 1 22 J n. 08 a 20
J u n l f n nUn v ri fT c n l g o r a o Hu a i e s y o e h o o y t
Unv ri , a g h 1 0 2 Chn ) iest Ch n s a4 0 8 , i a y
Ab t a t s r c :A e s me yt o s u t ga p r merci n w t g c n t ci m e o ti mm u o e s r o a ser sa a e o r v ab np t r o r n n s n o r rn fri a syb d ni o e c r o a e f t n s mp d s
聚苯 乙烯和聚 乙烯醇作粘结剂 的新型碳糊 电极 用于构建 电化学免疫传 感器的研究
胡 舜 钦 , 刘 志 国 ,沈 国 励
(. 1 湖南工业大学 绿 色包装与生物纳米技术应用重点 实验室 ,湖南 株洲 4 2 0 10 7; 2 湖南 大学 化学化工学 院 化学 / . 生物传感与计量学 国家重点 实验室 ,湖南 长沙 4 0 8 1 0 2)
Hu S u q n .. Li i u .S e o i h n i _ u Zh g o . h nGu l。 _ ( . e b rtr f enP c a iga dAp l ainBi— n tc n lg , n nUnv ri f c n lg 1 k yLa o aoyo e a k gn pi t o Na oeh oo y Hu a i es yo h oo y, Z u h uHu a Gr n c o t Te h z o nn
S u y o e to he c l m mu s ns rCo sr c i n B e n Ne Ca b n Pa t t d n Elc r c mi a I no e o n tu to a d o w r o se s El c r d i g Po y i y c h lD o e o y t r n sAd e i e e to eUsn l v n l Alo o — p d P l sy e e a h sv