基于ZnPPIX電致化學發光的離子選擇性電極及其應用
【技術領域】
[0001]本發明屬于電化學分析檢測技術領域，具體涉及一種主-客體結構的PPIX、Laponite混合物修飾玻碳電極以及在特異性檢測Zn2+中的應用。
【背景技術】
[0002]電致化學發光(electrochemiluminescence，ECL)以高靈敏度和低背景著稱，作為一種強大的分析手段，目前已應用于食品衛生醫療行業。ECL的靈敏度本質上取決于發光體的發光效率。其中，陰極電致發光體以半導體納米晶體占主導地位；但該類物質一般含有毒成分，且ECL強度不高并依賴外源性強氧化劑作為共反應劑增敏，極大限制ECL技術的更廣泛使用。因此尋找高效的陰極ECL發光體、并利用其發展簡易、穩定的ECL檢測方法，十分必要。受常規陽極ECL發光體即聯吡啶釕分子的電子結構啟發，具有相對較低HOMO和LUMO能級、存在金屬-配體電荷傳遞的有機鋅配合物經理論推測可成為陰極ECL的備選發光體，并經實驗證實其代表性配合物ZnPPIX有極佳的發光性能，并且穩定。由于該ECL源自PPIX與Zn2+的螯合配位，故可設計一種高選擇性檢測Zn 2+的簡易ECL傳感策略，并借助具有片層納米結構Laponite的水溶液膠體的吸附性能，實現對PPIX的分散，提高其水溶液活性，從而實現對Zn2+的高靈敏檢測。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種簡便快速的制備一種主-客體結構的PPIX、Laponite混合物修飾電極，并應用于電致化學發光檢測鋅離子。
[0004]實現本發明目的的技術解決方案為:
[0005]一種基于ZnPPIX電致化學發光的離子選擇性電極，所述的離子選擇性電極以玻碳電極作為基底，制備方法如下:
[0006](I)將玻碳電極進行拋光、清洗后吹干；
[0007](2)將Laponite配制成lmg/mL的水溶液，避光條件下，再將ZnPPIX粉末于Laponite水溶液中室溫下劇烈攪拌，分別配制成不同濃度的混合溶液，其中，ZnPPIX在混合溶液中的濃度為0.0l-1mM ；
[0008](3)將步驟(2)中的混合溶液修飾步驟(I)中的玻碳電極；
[0009](4)以修飾后的玻碳電極為工作電極，Ag/AgCl為參比電極，鉑電極為對電極，調節電位為-2?0V，掃描速度為10mV S—1，在以TBAP作為電介質的DCM溶液中掃描，根據輸出ECL信號的穩定性，得到混合溶液中ZnPPIX的最佳配比濃度；
[0010](5)以步驟(4)得到的ZnPPIX的最佳配比濃度作為PPIX的配比濃度，配制PPIX和Laponite的混合溶液再去修飾步驟(I)中的玻碳電極，干燥后得到離子選擇性電極，其中，PPIX和Laponite的混合溶液中，Laponite濃度為lmg/mL。
[0011]步驟⑴中，所述的玻碳電極的直徑為5mm。
[0012]步驟(3)和(5)中，所述的修飾為將25 μ L混合溶液滴涂在玻碳電極上。
[0013]上述離子選擇性電極的應用，以0.1pMUpM,0.0lnM,0.1nMUnM,0.01 μΜ、0.I μΜ、
I μ M的鋅離子水溶液25 μ L覆蓋離子選擇性電極，于37°C水汽飽和條件下溫浴兩小時，之后室溫干燥，進行ECL信號檢測。
[0014]本發明與現有技術相比，其顯著優點是:(I)離子選擇性電極制備過程的簡單快速，只需要將PPix與Laponite以最佳比例混合，底涂于拋光好的玻碳電極。(2)制作材料及檢測過程的安全無毒，PPIX與Laponite均為安全無公害材料，檢測過程也沒有其他有毒物質參與進來。(3)檢測方便，離子檢測只需要將其水溶液滴在制備好的電極上面，溫浴后等待室溫干燥。(4)信號穩定，平行試驗及同條件不同批次下輸出的ECL信號吻合度達85%。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發明制備的主-客體架構的混合物對Zn2+的螯合作用形成ZnPPIX并廣生尚ECL彳目號不意圖。
[0016]附圖2為實施例2中PPIX與Laponite主-客體架構形成的紫外光譜表征圖。
[0017]附圖3為實施例2中PPIX與Laponite主-客體架構形成的熒光光譜表征圖。
[0018]附圖4為實施例2中Laponite的TEM圖，PPIX、Laponite及其主-客體架構混合物的紅外、AFM圖。
[0019]附圖5為實施例2中PPIX與ZnPPIX的ECL信號強度對比圖。
[0020]附圖6為實施例3中PPIX與Zn2+螯合作用形成ZnPPIX的動力學曲線。
[0021]附圖7為實施例3中PPIX與ZnPPIX熒光發射光譜比較。
[0022]附圖8為實施例4中離子選擇性電極檢測不同濃度Zn2+的ECL信號及濃度梯度曲線(內插圖)。
[0023]附圖9為實施例5中各陰陽離子對離子選擇性電極的干擾。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0025]實施例1
[0026]離子選擇性電極的制備
[0027](I)將直徑5mm玻碳電極分別在0.3和0.05 μ m的氧化鋁上研磨至光滑，分別用HNO3IH2O = 1:1、乙醇、水超聲清洗，高純N2吹干備用。
[0028](2)選用水做溶劑，將Laponite配制成lmg/mL的水溶液，潔凈磁子攪拌lh。精確稱取一定量的ZnPPIX粉末于配好的Laponite水溶液中室溫下磁子劇烈攪拌過夜，配制成0.0lmM,0.05mM、0.1mM,0.25mM、0.的 ZnPPIX 的 Laponite 水溶液，整個過程注意避光。
[0029](3)將配制的各濃度ZnPPIX、Laponite混合溶液修飾處理好的玻碳電極，待其干燥作為工作電極，以Ag/AgCl為參比電極，鉑電極為對電極，調節電位為-2?0V，掃描速度為10mV S—1，掃描10?20圈，根據輸出ECL信號穩定性，得到ZnPPIX的最佳濃度配比為0.1mM (信號最穩定時視為得到ZnPPIX的最佳配比濃度)。
[0030](4)將得到的ZnPPIX最佳配比濃度(0.1mM)作為新的混合溶液中PPIX的配比濃度，即將0.1mM PPIX溶解在lmg/mL Laponite水溶液中，制備的混合物取25 μ L修飾處理好的玻碳電極，室溫干燥，得到離子選擇性電極。圖1顯示制備的主-客體構架的混合液對鋅離子檢測的機理圖。
[0031]實施例2
[0032]光譜學表征
[0033](I)紫外表征
[0034]將優選配比后的PPIX、Laponite混合水溶液(圖2，a)超純水稀釋30倍后測紫外吸收，相同檢測濃度的PPIX水溶液(圖2，b)及Laponite水溶液(圖2，c)的紫外光譜圖作為對比。由圖可以看出，由于PPIX在水溶液中以非活性的聚集體形式存在，不能檢測到紫外吸收，透明片層形態的Laponite結構也是沒有紫外吸收的，而PPIX和Laponite的混合液可以檢測到紫外吸收，由PPIX在有機溶液二氯甲烷中的紫外吸收(圖2插圖)可以看出，PPIX與Laponite混合溶液的紫外吸收峰與PPIX在二氯甲烷溶液中的吸收峰相一致，說明Laponite的片層結構使PPIX以有效單體的形式存在，合理的解釋是具有強吸附性能的Laponite水溶液膠體將PPIX吸附在其片層結構上。
[0035]⑵焚光表征
[0036]將優選配比后的PPIX、Laponite混合水溶液(圖3，a)超純水稀釋30倍后測熒光光強，相同檢測濃度的PPIX水溶液(圖3，b)及Laponite水溶液(圖3，c)的熒光光譜圖作為對比。從圖示可以看出，PPIX水溶液、Laponite水溶液是沒有熒光發射峰的，但PPIX、Laponite混合之后有熒光發射峰，并且與PPIX在有機溶劑二氯甲烷中的發射峰(圖3插圖)相一致，因為與Laponite的吸附結合作用，使得峰值有一定藍移。
[0037]紫外熒光光譜中對PPIX的顯示，表明PPIX在Laponite的水溶液分散效果良好且有部分能以有效單體形式存