檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于分析化學的光電化學傳感技術領域，涉及一種基于Cu+催化的疊氮基和炔基環加成反應實現硫化鎘量子點與金納米粒子互相接近，利用它們之間的電荷轉移引起體系光電流變化為基礎來構建光電化學離子傳感器，可以有效實現Cu2+檢測。
【背景技術】
[0002]光電化學過程指的是光敏材料在光照作用下所發生的經由電子激發及電荷轉移的光電轉換過程。電化學生物傳感器作為一種獨立的集成檢測裝置，已經對生化、醫療領域產生了日益重要的影響；隨著納米技術和材料化學的快速發展，在光電化學過程與電化學生物傳感器結合的基礎上發展出了新一代光電化學生物傳感，從而為探索各類生物學相互作用提供了一種新的靈敏檢測方法；本質上，和其它已經建立的分析技術如電致化學發光一樣，光電化學分析也是一種基于傳統電化學的分析技術；因此，該方法繼承了后者的諸多優點，如價格低廉，設備簡單，靈敏度高；但是，兩者之間也存在了很大的差異，光電化學傳感技術具有一些在傳統電化學平臺上難以實現的優點。在光電化學檢測中，光被用作激發信號來激發光電化學物質，而電信號則作為檢測信號，該過程與電致化學發光正好相反。由于采用了兩種不同形式的激發和檢測信號，該技術背景信號較低，故具有很高的靈敏度；實際上，在使用相同設計進行同一物質檢測時，基于光電化學的方法也比基于電化學的方法呈現出更好的檢測性能；
[0003]點擊化學是由化學家巴里?夏普萊斯在2001年引入的一個合成概念，闡述的是通過小單元的拼接，來快速可靠地完成各種分子的化學合成，尤其強調開辟以碳-雜原子鍵合成為基礎的組合化學新方法，并借助這些反應(點擊反應)來簡單高效地獲得分子多樣性。點擊化學的代表反應就是銅催化的疊氮-炔基環加成反應。點擊化學在化學合成領域做出了巨大的貢獻，已經成為目前最吸引人的合成理念之一；但是將點擊化學應用于分析領域的報道較少，到目前為止，還沒有關于點擊化學反應應用于光電化學傳感器構建的報道;
[0004]本發明通過抗壞血酸對Cu2+的還原，利用Cu +催化的疊氮-炔基環加成反應使得硫化鎘量子點和金納米粒子互相接近，相互作用，從而影響CdS量子點電荷轉移的特點來設計Cu2+光電傳感體系；在這樣的系統中，增加Cu 2+濃度會使環加成反應進行的更完全，從而增強硫化鎘量子點和金納米粒子的電荷轉移來導致光電流的降低。該系統利用點擊化學反應使特定的金納米粒子與硫化鎘量子點相互靠近發生電荷轉移的原理，來實現Cu2+傳感檢測。
【發明內容】
[0005]本發明的內容就是提供一種基于光電化學傳感的Cu2+測定方法；
[0006]本發明的技術方案如下:
[0007]基于光電化學傳感的Cu2+檢測方法，包括以下步驟:
[0008]a.炔丙基官能化金納米粒子的合成:
[0009]在50mL三頸瓶中加入1mL左右1.58 X 1^3M AuCl3.HCl.4Η20水溶液，充分攪拌并加熱至回流，然后快速加入1.2-1.3mL 0.05M的梓檬酸鈉，在溶液顏色變為深紅色后，繼續回流20-40min，然后停止加熱冷卻至室溫，將此金納米粒子膠體溶液保存在冰箱中待用；接著在塑料離心管中加入1.60mL左右的金納米粒子膠體溶液和200 μ L左右0.0lM的3-巰基丙酸，再加入0.0lg NaCl，將離心管置于常溫振蕩儀中室溫振蕩20-24h，然后將此離心管在13000轉速下離心20-30min，去掉上層清液，加入1.5-2.0mL水/乙醇混合液(水/乙醇=98: 2)分散底部固體，該離心分散過程重復三次，然后在離心管中繼續加入1mg左右N-羥基琥珀酰亞胺和30mg左右1-乙基-3-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽，放于常溫振蕩儀中振蕩10-15min，接著將離心管取出，往溶液中加入200 μ LlmM炔丙基胺，在室溫下振蕩5-7h，最后將此離心管在15000轉速下離心30-50min，去掉上層清液，加入3-5mL 二甲基甲酰胺分散底部固體，該離心分散過程重復三次，得到所需的炔丙基官能化金納米粒子DMF溶液，保存于4°C的冰箱中待用；
[0010]b.CdS量子點的合成:
[0011]在10mL三頸瓶中加入30-50mL0.0lM CdCl2溶液和250 μ L巰基乙酸，攪拌的同時向溶液中通入氮氣30-40min ;在此期間，使用IM的NaOH溶液調節混合液的pH到合適數值(7-13);然后，加入3-7mL 0.1M Na2S溶液，在110°C下通氮氣加熱回流4h左右，最后將合成的量子點用蒸餾水1:1稀釋；在此實驗中，選擇合適的PH值，保持CdCl2溶液濃度和體積不變的情況下，通過調整所加入的0.1M硫化鈉溶液的體積，就可以得到具有不同S/Cd的CdS量子點；合成的CdS量子點溶液保存于4°C的冰箱中待用；
[0012]c.多層修飾膜電極的制備:
[0013]ITO導電玻璃切成小片之后，依次放入丙酮、IM NaOH乙醇水混合溶液(乙醇:蒸餾水=I: 1)、蒸餾水各超聲15-20min，然后用大量清水沖洗，在105-120°c環境下干燥2_3h，備用；將洗凈干燥后的ITO電極浸入2%鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液1min左右，取出后用水洗滌，再浸入備用的CdS量子點溶液中約lOmin，取出后用水洗滌；該過程重復3-5次，得到所需的多層修飾膜電極；
[0014]d.Cu2+的光電化學測定體系的構建:
[0015]如圖1所示，11-疊氮_3，6，9-三氧^^一烷_1_胺是通過1_乙基_3-(3_ 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺耦合反應固定到CdS量子點修飾的ITO電極上；室溫下，首先將CdS量子點修飾電極浸沒在包含20毫克左右1-乙基-3-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和10毫克左右N-羥基琥珀酰亞胺的1.0毫升蒸餾水中約一小時，然后用約1mM pH值為7.4磷酸緩沖液小心沖洗；隨后，將20-30 μ LlmM的11-疊氮-3，6，9-三氧十一烷-1-胺滴在電極表面并且在4°C環境下放置8-12小時，用磷酸緩沖液沖洗電極去除未固定的11-疊氮-3，6，9-三氧^^一烷-1-胺；然后將11-疊氮-3，6，9-三氧i^一烷-1-胺修飾電極浸泡在ImM乙醇胺中，于4°C封閉2-3h，再用1mM磷酸緩沖液小心沖洗后，備用；接下來，將11-疊氮_3，6，9-三氧^^一烷-1-胺修飾電極浸沒在500 μ L含有1mM抗壞血酸和不同濃度Cu2+的炔丙基官能化金納米粒子DMF溶液中，在室溫下反應10-12h，將炔丙基改性的金納米粒子通過點擊化學反應固定到ITO電極表面；然后，把處理過的金納米粒子修飾電極依次用蒸餾水、乙醇、二氯甲烷漂洗，再浸泡在蒸餾水中約20分鐘；最后，沖洗電極，在光電化學測試系統上測量各自的光電流強度；該測定條件:500W的氙燈作為激發光源，光通過單色器照射到工作電極上，入射光的強度通過輻照計測定，390nm波長處的光電流強度約為400 μ ff/cm2;光電測試中采用三電極體系:工作電極為電極面積為0.25cm2的ITO電極，Pt絲電極作為對電極，Ag/AgCl電極(飽和KCl)作為參比電極，光電流由CHI750a電化學工作站(上海辰華儀器公司)測定。光電流的測定均在恒定的電位(0V vs飽和Ag/AgCl)及在含0.1M維生素C的0.1M磷酸緩沖液(pH = 7.4)中進行，檢測前通高純氮氣約15mi η除氧，測定時保持氮氣氛；
[0016]與現有技術相比本專利技術具有以下優點:
[0017]1.選擇性好，常見的金屬離子基本不干擾；
[0018]2.靈敏度較高，檢測限可達2.ΟΧΙΟ,Μ ;
[0019]3.操作簡便，用簡單的光電儀器即可。
【附圖說明】
[0020]圖1為點擊化學反應放大光電化學生物傳感器設計原理圖；
[0021]圖2為不同濃度的銅離子光電流響應圖。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明；但是本發明并不限于這些實施例；
[0023]實施例1:
[0024]在10mL三頸瓶中加入50mL 0.0lM CdCl2溶液和250 μ L巰基乙酸，攪拌的同時向溶液中通入氮氣30min ;在此期間，使用IM的NaOH溶液調節混合液的pH到11 ;然后，加入5mL0.1M Na2S溶液，在110°C下通氮氣加熱回流4h ;在此系列實驗中，可以得到S/Cd配比為1:1的CdS量子點；將洗凈干燥后的ITO電極浸入2%鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液lOm