一種用于檢測二苯胺的分子印跡電化學傳感器及其應用
【專利摘要】一種用于檢測二苯胺的分子印跡電化學傳感器及其應用。本發明公開了一種分子印跡電化學傳感器及其應用。所述分子印跡電化學傳感器包括工作電極，所述工作電極表面依次涂覆有一層石墨烯/釕納米粒子和一層分子印跡聚合物。本發明分子印跡電化學傳感器既結合了石墨烯/釕納米粒子良好的導電性和催化性，也結合印跡材料的特異選擇性。當分子印跡聚合物使用的模板分子為二苯胺時，所制備的分子印跡電化學傳感器對二苯胺具有良好的吸附性能，選擇性強，不易受干擾，且檢測線性范圍寬，檢測下限可以達到0.02μM。
【專利說明】
-種用于檢測二苯胺的分子印跡電化學傳感器及其應用
技術領域
[0001] 本發明設及電化學傳感器技術領域，特別是設及一種用于檢測二苯胺的分子印跡 電化學傳感器及其應用。
【背景技術】
[0002] 芳香胺是一類在環境中潛在的致癌物質。芳香胺類化合物在化工行業中的應用較 廣，主要用于染料、化妝品、藥物和橡膠合成的中間體，并隨工業廢水排放，給水體、±壤帶 來環境污染。一些塑料食品包裝材料也是初級芳香胺的來源之一。運種塑料包裝材料用于 食品包裝，可遷移到食品中造成污染，給食品安全帶來嚴重后患。二苯胺(DPA)是芳香胺一 種，可通過吸入、食入、皮膚吸收等途徑侵入人體，接觸者可有頭疼、頭暈、嘔吐、腹瀉等癥 狀，如若長期接觸后皮膚黏膜會出現刺激現象，會損害神經系統、屯、血管系統及血液系統， 經過一系列活化作用使人體細胞DNA發生結構與功能的變化，嚴重情況下出現尿頻或血尿 等癥狀，引起膀脫癌。由于二苯胺的廣泛使用，二苯胺已在地表水及地下水中被檢出，被列 入歐盟優先控制污染物的名單。二苯胺的測定方法主要有高效液相色譜法、巧光法、毛細管 電泳法W及電化學方法等，電化學方法具有操作簡便、快速、便攜方便等特點，因此適用于 環境水樣品中二苯胺的檢測。
[0003] 分子印跡技術是制備具有特殊的識別能力的分子印跡聚合物材料的有力工具。在 分子印跡聚合物的制備過程中，在模板分子存在下，一種或多種功能單體和交聯劑在適當 的溶劑中發生聚合。分子印跡聚合物的合成成本低、方法簡單、選擇性好，廣泛應用于分離、 巧光傳感器W及電化學傳感器。為進一步提高分子印跡聚合物電化學傳感器的導電性和靈 敏度，納米材料已經被用于電化學傳感中。很多納米材料能夠提高電極的電流響應，而且還 能為物質檢測提供微環境，促進電子的轉移。石墨締作為納米材料的一種，其二維層狀結構 使其具有良好的成膜性和穩定性，較多的被用作納米粒子的載體，尤其是金屬納米粒子與 石墨締復合納米材料。
[0004] CN103868966A公開了一種分子印跡聚合物-石墨締復合材料修飾電極，包括分子 印跡聚合物-石墨締復合材料和玻碳電極，W所述玻碳電極為基體，所述分子印跡聚合物- 石墨締復合材料修飾在所述玻碳電極上。該發明還提供了分子印跡聚合物-石墨締復合材 料修飾電極的制備方法及其在苯胺和4,4'-亞甲基二苯胺(MDA)檢測中的應用。
【發明內容】
[0005] 本發明提供了一種用于檢測二苯胺的分子印跡電化學傳感器，該分子印跡電化學 傳感器對二苯胺有良好的選擇性。
[0006] -種分子印跡電化學傳感器，包括工作電極，所述工作電極表面依次涂覆有一層 石墨締/釘納米粒子(GR-Ru)和一層分子印跡聚合物。石墨締本身常被用于制備電化學傳感 器，而釘金屬的使用，使得本發明分子印跡電化學傳感器具有良好的導電性和催化性。
[0007] 優選的，所述工作電極為玻碳電極。當然，金電極或銷電極也可W用作本發明，但 玻碳電極較金電極或銷電極便宜。玻碳電極在使用時，需要預處理，預處理的方法為先用 0.05皿Al2〇3的拋光成鏡面后，依次用丙酬、HN03( 1:1，v/v)、NaOH( 1. Omol/L)和二次去離子 水超聲洗涂，于室溫下驚干備用。
[0008] 所述石墨締/釘納米粒子由氧化石墨締和釘源在還原劑作用下反應制得。
[0009] 優選的，所述石墨締/釘納米粒子的制備方法為：
[0010] (1)將氧化石墨締分散于二次水中獲得懸浮液1;
[0011] (2)將釘源分散于懸浮液1中獲得懸浮液2;
[001 ^ (3化懸浮液帥加入還原劑進行還原反應；
[0013] (4)還原反應完成后，離屯、收集產物，產物洗涂、干燥后獲得石墨締/釘納米粒子。
[0014] 氧化石墨締(GO)在透射電鏡下的形狀為片層權皺且很薄。當石墨締與釘納米粒子 復合后，釘納米粒子較均勻地分布在石墨締表面，釘納米粒子粒徑約在I-IOnm左右。
[0015] 所述石墨締/釘納米粒子涂覆到工作電極上時，先將干燥的石墨締/釘納米粒子分 散于N，N-二甲基甲酯胺，然后涂覆在預處理的工作電極表面，再在紅外燈下干燥。優選的， 所述分子印跡電化學傳感器涂覆的石墨締/釘納米粒子的基底濃度為0.3mg/mL。
[0016]優選的，所述氧化石墨締與釘源的質量摩爾比為7~9mg:0.01mmol。最優選的，所 述氧化石墨締與釘源的質量摩爾比為Smg :0.0 lmmol。
[0017] 優選的，所述釘源為=氯化釘、硫酸釘和硝酸釘中的至少一種。最優選的，所述釘 源為=氯化釘。
[0018] 優選的，所述的還原劑為棚氨化鋼。
[0019] 所述分子印跡聚合物由功能單體、交聯劑、模板分子聚合反應后，再脫除模板分子 后制得。
[0020] 優選的，所述模板分子的去除方法為差分脈沖伏安法。
[0021] 優選的，所述分子印跡聚合物的制備方法為：
[0022] (1)800化無水乙醇、8化L交聯劑、2化L功能單體、100化濃度為0.1 M的二苯胺混合 均勻得到溶液1;
[0023] (2)840化乙氧基乙醇、8化L交聯劑、2化L功能單體、2祉L二次水、2祉L濃度為0.1 M 的鹽酸、IOOiiL濃度為0.1 M的二苯胺混合均勻得到溶液2;
[0024] (3) 1.7mL無水乙醇、0.3mL氨水、0.3mL濃度為0 . IM的二苯胺混合，攬拌1~化獲得 溶液3;
[0025] (4)取30化溶液1加入溶液3中，攬拌1~化，然后加入30化溶液2,攬拌10~1地；
[0026] (5)步驟(4)的反應產物經離屯、、洗涂獲得所述分子印跡聚合物材料。
[0027] 所述功能單體為苯基=甲氧基甲硅烷、乙締基=甲基硅烷或丫 -氨丙基=甲氧基 硅烷。優選的，所述功能單體為苯基=甲氧基硅烷(PTMOS)。
[00%]所述交聯劑為正娃酸乙醋、正娃酸甲醋或正娃酸下醋。優選的，所述交聯劑為正娃 酸甲醋(TMOS)。正娃酸甲醋為有機娃類交聯劑。
[0029] 優選的，所述模板分子為二苯胺。
[0030] 本發明又提供了所述的分子印跡電化學傳感器在檢測二苯胺中的應用。檢測時， 最佳吸附時間為4min，最佳的電解質溶液抑為5.0。檢測時，樣品中DPA的濃度在0.05~70.0 yM范圍內具有較好的線性關系，最低檢測限為0.02iiM。
[0031] 本發明分子印跡電化學傳感器通過在工作電極的表面依次涂覆一層石墨締/釘納 米粒子和一層分子印跡聚合物制備得到。本發明分子印跡電化學傳感器既結合了石墨締/ 釘納米粒子良好的導電性和催化性，也結合印跡材料的特異選擇性。當分子印跡聚合物使 用的模板分子為二苯胺時，所制備的分子印跡電化學傳感器對二苯胺具有良好的吸附性 能，選擇性強，不易受干擾，且檢測線性范圍寬，檢測下限可W達到〇.〇2iiM。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發明分子印跡電化學傳感器的制備流程圖；
[003：3]圖2為紅外光譜圖，其中，曲線a:GO，b:GR-Ru，C: Si〇2-MIP;
[0034] 圖3為GR-Ru的掃描電鏡能譜分析圖；
[0035] 圖4為X-射線光電子能譜分析圖，其中，圖A為GO(曲線a)和GR-Ru(曲線b)的XPS圖 譜，圖B為GO中Cls全譜分析圖，圖C為GR-Ru中Cls全譜分析圖，圖D為GR-Ru中Ru化全譜分析 圖；
[0036] 圖5為透射電鏡圖，其中圖A和B分別為GO和GR-Ru的透射電鏡圖；
[0037] 圖6為DPV法洗脫模板分子DPA洗脫次數分析結果圖；
[003引圖7為本發明分子印跡電化學傳感器的吸附性能檢測結果圖，其中圖A和B分別為 CV法和DPV法檢測結果圖，曲線a:GR-Ru/MIP/GCE，b:GR-Ru/NIP/GCE;
[0039] 圖8為本發明分子印跡電化學傳感器導電性能檢測結果圖，其中，圖A為CV檢測(a: Si02-NIP/GCE、b: Si02-MIP/GCE、C:裸GCE、d: GR-Ru/MIP/GCE、e: GR-Ru/GCE)，圖 B為EIS檢測 (a: GR-Ru/GCE、b: GR-Ru/MIP/GCE、C:裸GCE、d: Si〇2-MIP/GCE)，圖C和D為計時庫倫法檢測 (a:GR-Ru/GCE、b:GR-Ru/MIP/GCE、C: Si〇2-MIP/GCE、d:裸GCE、e: Si〇2-NIP/GCE);
[0040] 圖9為本發明分子印跡電化學傳感器工作條件優化結果圖，其中圖A和B分別為富 集時間和測定液pH的優化；
[0041 ]圖10為本發明分子印跡電化學傳感器選擇性考察結果圖；
[0042] 圖11為本發明分子印跡電化學傳感器檢測DPA的濃度范圍考察結果圖，其中，圖A 為不同DPA濃度下的循環伏安曲線，圖B為標準曲線。
【具體實施方式】
[0043] 本發明用到的主要試劑如表1所示。
[0044] 表1主要試劑。
[0045]
[0046] 備注:憐酸緩沖溶液PBS(抑5.0,0.1M)采用Na2HP〇4和Na出P〇4配制。
[0047] 本發明用到的主要儀器如表2所示。
[004引表2主要儀器。
[0049]
[
[0051]本發明分子印跡電化學傳感器的制備流程和電化學傳感檢測過程如圖1所示。 [0化2] 實施例1石墨締/釘納米粒子的制備
[0化3] 石墨締/釘納米粒子(GR-Ru)的制備過程參照文獻報道的方法化ung C-C,Lin P- Y,Buse F J，et al. Preparation and characterization of three dimensional graphene foam supported platinum-ruthenium bimetallic nanocatalysts for hydrogen peroxide based electrochemical biosensors[J]. Biosensors and Bioelectronics，2014，52:1-7.和Cao N，Hu K,Luo W，et al.民uCu nanoparticles supported on graphene:A highly efficient catalyst for hydrolysis of ammonia borane[J] .Journal of Alloys and Compounds,2014,590:241-246)，并進行適當的修改D 將8mg氧化石墨締（GO)均勻分散在5mL二次水中，超聲化分散；再向其中加入ImL濃度為 0.OlM的S氯化釘溶液，得到均勻分散的褐色溶液。將90mg棚氨化鋼(化肌4)溶解于4mL二次 水中得到棚氨化鋼溶液，作為氧化石墨締和氯化釘的還原劑;將此溶液邊攬拌邊滴加至分 散好的氧化石墨締和=氯化釘的混合液中。最后，再將溶液在l〇〇°C下冷凝回流12h，得到黑 色懸浮溶液，離屯、洗涂后，于真空干燥箱內干燥過夜，得到石墨締/釘納米粒子。
[0054]實施例2二氧化娃分子印跡聚合物的制備
[00對將1.7血無水乙醇，0.3mL氨水和0.3血二苯胺(0.1M)加入至圓底燒瓶中，該混合液 在室溫下攬拌化，然后加入30化溶液1 (表3 )，攬拌化;最后加入30化溶液2 (表3 )，持續攬拌 12h，最終獲得二氧化娃分子印跡聚合物(SiOs-MIP)。為了使模板分子二苯胺(DPA)、功能單 體苯基=甲氧基硅烷(PTMOS)和交聯劑正娃酸甲醋(TMOS)之間完全地預聚合，溶液1和溶液 2在加入混合物之前要分別攬拌化。該混合物通過離屯、，并用無水乙醇充分洗涂除去未反應 物之后得到Si化-MIP。非印跡復合材料(SiOs-NIP)也用同樣的方法合成，只是所有步驟中不 加入模板分子DPA。
[0化6] 表3溶液1和2配方。
[0化7]
[005引實施例3分子印跡電化學傳感器的制備
[0059] 將玻碳電極(GCE)在0.05皿Ab化的拋光成鏡面后，依次用丙酬、HW)3(1:1，v/v)、 NaOHQ .Omol/L)和二次去離子超聲5min洗涂，于室溫下驚干備用。先將上述制備的石墨締/ 釘納米粒子分散于N，N-二甲基甲酯胺(DMF)中，配制成0.3mg/mL的溶液，取化L此溶液滴涂 于處理好的玻碳電極表面，在紅外燈下干燥20min。再將上述Si化-MIP(對照組為Si化-NIP) 加入到ImL N，N-二甲基甲酯胺中，超聲使其分散均勻獲得懸浮液，取上述懸浮液5.化L滴涂 于已經滴涂有石墨締/釘納米粒子的玻碳電極表面，室溫下過夜驚干即制得GR-Ru/MIP/GCE (對照組為GR-Ru/NIP/GCE)電化學傳感器。通過差分脈沖伏安法(DPV)掃描來去除模板分子 二苯胺。模板分子洗脫之后，再將修飾電極進行重新吸附和選擇性識別實驗。實驗測量的 DPV的掃描條件為:初始電位0.2V，終止點位0.8V，電位增量0.004V，振幅0.05A，脈沖寬度 0.05s，脈沖周期0.25s。下列實施例中使用的GR-Ru/MIP/GCE傳感器均為本實施例制備的分 子印跡電化學傳感器。
[0060] 實施例4紅外光譜表征及邸X表征
[0061] 利用傅里葉紅外光譜技術分別將G0,實施例1中制備的GR-Ru納米粒子和實施例2 中制備的Si化-MIP進行表征。結果如圖2所示，其中曲線a對應G0,曲線b對應GR-Ru,曲線C對 應Si〇2-MIP，3433cm-i處強的吸收峰歸屬于GO上O-H的伸縮振動，1731cnfi和1635cm-i是GO上 C = O和C = C的伸縮振動峰。當GO經過棚氨化鋼還原后，3433cnfi處的吸收峰明顯變弱， 1731cnfi處的吸收峰消失，1634cnfi處的峰依然存在，運是由于還原不會破壞C = C。對于 Si化-MIP，在1083cnfi出現的強峰可歸因于Si-O-Si不對稱振動，然而在799cnfi的吸收峰歸 因于Si-O-Si的對稱振動，此外，在952cnfi處的吸收峰歸屬于Si-O的伸縮振動吸收峰。紅外 光譜證明了石墨締成功被還原，但為了進一步表明釘元素的存在，對GR-Ru進行了掃描電鏡 能譜分析化DX)，結果如圖3所示。在GR-Ru的復合物中，C、0及Ru元素均有檢測出來，且其原 子百分比分別為74.20 %、23.07 % W及2.73 %。
[0062] 實施例5 X-射線光電子能譜表征
[0063] 為進一步討論石墨締、氯化釘在棚氨化鋼中的還原程度，通過X-射線光電子能譜 (XPS)對GO和實施例1中制備的GR-Ru納米粒子的價鍵及價態進行了分析，結果如圖4所示。 圖4A為G0、GR-Ru的XPS譜圖，GO中含有C、0兩種元素，氧元素的含量為31.09% (曲線a)，當還 原成GR-Ru后，氧元素的含量降低了，只有11.89%，同時也出現了釘元素，其含量為1.82%， 說明Ru已成功附著在GR上。圖4B和C分別為GO和GR-Ru中C1S的全譜圖，從圖中可W看出， GO中Cls主要有S種碳組成，位于284.8eV、286.7eV和287.9eV的譜峰分別屬于C-C(C = C/C- H) X-O-C(C-OH) W及C = O官能團，當其還原得到GR-Ru后284.4eV、286.4eV和288.2eV的譜 峰均能存在，C-O-C(C-OH) W及C = O譜峰明顯減弱，運與GO和GR-Ru的紅外光譜表征結果也 是基本一致的。為了研究材料中釘元素的存在形式，對GR-Ru中Ru化做了全譜圖，結果如圖 4D所示，從圖中可W看出，Ru中主要有兩種價態，位于461.2eV和463.5eV的譜峰分別屬于Ru (0)，Ru化(IV)。綜上所述，說明還原石墨締和Ru納米顆粒已成功合成。
[0064] 實施例6透射電鏡表征
[0065] 為了能更清楚的了解材料的形貌和粒徑尺寸，采用TEM來對GO和實施例1中制備的 GR-Ru納米粒子進行表征，結果如圖5所示，其中，圖5A為GO的TEM圖，可W看到GO片層權皺且 很薄。當石墨締與釘納米粒子復合后，如圖5B所示，釘納米粒子較均勻的分布在石墨締表 面，其粒徑約在I-IOnm左右。
[0066] 實施例7模板分子洗脫條件考察
[0067] 在分子印跡電化學傳感器中，SiOs-MIP進行模板分子再吸附前需要將印跡的模板 分子(DPA)洗脫掉，傳統方法是用有機試劑（甲醇、乙酸等)或者緩沖溶液作為洗脫劑來洗脫 印跡聚合物中的模板分子。但是，運些方法存在耗時長和模板分子不能完全洗脫等缺點。本 發明采用DPV洗脫印跡聚合物中的模板分子，隨著DPV掃描次數的增加峰電流顯著減小，然 后逐漸達到穩定。該法能快速而且較完全的洗脫掉DPA分子。如圖6所示，當掃描圈數達到22 圈時，DPV幾乎對DPA無響應值，也就是說DPA分子已經完全從GR-Ru/MIP修飾電極膜基質中 去除。
[0068] 實施例8本發明分子印跡電化學傳感器吸附性能檢測
[0069] 分子印跡聚合物具有與模板分子對應的空穴位點，因此其吸附性能是一個重要特 征，本發明通過循環伏安法(CV)和DPV法分別考察了 GR-Ru/MIP/GCE(本發明分子印跡電化 學傳感器）、GR-Ru/NIP/GCE (對照）對模板分子的吸附性能。將GR-Ru/MIP/GCE、GR-Ru/NIP/ GCE分別浸入IOmL的10.0 iiM DPA溶液（電解質溶液是pH= 5的PBS溶液）中富集4min，使修飾 電極與模板分子充分結合，然后進行CV掃描，結果如圖7A所示，DPA在電極上的氧化還原是 一個不可逆的過程，GR-Ru/MIP/GCE的峰電流明顯比GR-Ru/NIP/GCE大。同時將GR-Ru/MIP/ GCE、GR-Ru/NIP/GCE在相同條件下進行DPA檢測，結果如圖7B所示，可W看出GR-Ru/MIP/GCE 對DPA的氧化峰電流是GR-Ru/NIP/GCE的3.1倍。運是由于GR-Ru/MIP/GCE具有與模板分子尺 寸和結構相匹配的印跡空穴W及GR-Ru的催化作用，從而對目標分子DPA產生特異性識別。
[0070] 實施例9本發明分子印跡電化學傳感器導電性能檢測
[0071] 電極材料導電性的優異程度也是電化學傳感考察指標之一。本發明構筑了 Si化- MIP/GCE、Si〇2-NIP/GCE、裸的工作電極、GR-Ru/MIP/GCE、GR-Ru電化學傳感器并分別置于 IOmL含有5mM K3[Fe(CN)6]和0.1 M KCl的混合溶液中，用循環伏安法對他們進行測定，測試 條件:0.8V~-0.2V，掃速為1 OOmV/s，結果如圖8A所示。可W看出裸玻碳電極有一對可逆的 氧化還原峰，其峰電流比值約為1:1。51化-抓？/6〔6的氧化還原峰電流明顯比51化-11?/6〔6 小，主要是因為非印跡材料缺乏印跡空穴。而Si化-MIP/GCE比裸電極的信號還要弱，主要是 因為Si化-MIP導電性差，減緩了電子的傳遞速度。然而，當GR-Ru修飾于電極表面后，可W發 現，其氧化還原峰電流明顯增大，運也進一步說明GR-Ru具有良好的導電性能及催化性能， 可作為優良的基質載體材料。相比于Si化-MIP/GCE，GR-Ru/MIP/GCE傳感器的氧化還原峰電 流明顯增大，運也主要利用了GR-Ru良好的導電性能及催化性能，W及印跡聚合物中模板分 子DPA洗脫之后留下的印跡空穴有利于[Fe(CN)S]3^/4-在電極表面的擴散，從而促進[Fe (CN)S]3^/4-在電極表面的氧化還原反應。
[0072] 電化學交流阻抗譜化IS)也被用來進一步表征材料的導電性能，其圖譜通常是由 半圓和直線兩部分組成，其中半圓的直徑表示電子傳質阻力，半圓直徑越小就說明阻力越 小，導電性越好。對GR-Ru/GCE、GR-Ru/MIP/GCE、裸GCE、Si〇2-MIP/GCE進行電化學交流阻抗 譜分析，結果如圖8B所示，裸玻碳（曲線C)的電子傳質阻力約為55 Q。當滴涂上GR-Ru材料 后，電子傳質阻力變小了，運說明石墨締-釘納米粒子的復合材料加快了 [Fe(CN)Sr/4^電 極表面上的電子傳遞。與Si化-MIP/GCE相比，GR-Ru/MIP/GCE修飾電極的電子傳質阻力也明 顯減小，主要歸因于石墨締-釘納米粒子良好的導電性和催化性能，EIS結果與上述修飾電 極對K3[Fe(CN)6]的電化學行為研究結果也是一致的。
[0073] 為了考察電極材料的有效表面積，本發明采用計時庫倫法測定0.5mM K3[Fe(CN)6] 的Q-t曲線，檢測條件為脈沖寬度0.25s，取樣間隔0.25ms，靜置時間2s，然后得到相應的Q- ti/2標準曲線方程，計算Q與*1八的斜率來獲得GR-Ru/GCE、GR-Ru/MIP/GCE、Si〇2-MIP/GCE、 GCE、Si〇2-NIP/GCE的電化學有效表面積，結果如圖8C和D所示。根據Anson公式：
[0074]
[007引其中n為轉移電子數化[Fe(CN)S]的轉移電子數為1)，A為工作電極的有效表面積， C表示基質的濃度，D是擴散系數化3[Fe(CN)6]的擴散系數為7.6Xl(T6cmVi);Qdi代表雙層 電荷相對背景基質可忽略不計，Qads表示法拉第常數。根據Q與ti/2的線性關系可得出GR-Ru/ GCE、GR-Ru/MIP/GCE、Si02-MIP/GCE、GCEW及Si02-NIP/GCE修飾電極的斜率分別為6.70X IO^、4.64 X 1〇4、1.02 X 10^、6.16 X 1(^6和4.80 X 1(^6,由此計算得到其對應的有效表面積 分別為0.446cm2、0.309cm2、0.068cm2、0.041cm 2和0.022cm2。結果說明，GR-Ru/GCE 的高比表 面積奠定了基質材料的優勢，通過GR-Ru/MIP/GCE與Si〇2-MIP/GCE、裸GCE、Si〇2-NIP/GCE比 較發現，GR-Ru/MIP/GCE有效表面積明顯增大，運主要歸因于石墨締-釘納米粒子的高有效 表面積和印跡材料存在空穴位點從而增加了對DPA的總吸附量，更大的有效表面積可W導 致DPA峰電流的增大。
[0076] 實施例10本發明分子印跡電化學傳感器工作條件優化
[0077] 通過初步實驗探究，其GR-Ru的基底濃度確定為0.3mg/mL最優，在此基礎上本發明 通過DPV分析方法考察了富集時間和測定液pH對GR-Ru/MIP/GCE修飾電極電流響應的影響。 富集時間影響修飾電極吸附目標分子，從而影響電流大小，當工作電極吸附目標分子達到 飽和狀態時，峰電流趨于平穩狀態的時間就是最佳吸附時間。富集時間對電流大小的影響 結果如圖9A所示，GR-Ru/MIP/GCE修飾電極在巧lj4min，DPA的氧化峰電流逐漸增加。隨著富 集時間的增大，DPA在GR-Ru/MIP/GCE上的積累量也增力日，在4min時電流達到最大且穩定，表 明GR-Ru/MIP/GCE傳感器具有較短的響應時間，運主要是因為GR-Ru材料表面優良電子傳遞 性能與分子印跡識別位點的作用。考慮到靈敏度和工作效率，本實驗選擇最佳吸附時間為 4min。為了使實驗達到最優的檢測條件，對溶液的抑也進行了優化，結果如圖9B所示，電解 質溶液pH從4.0-5.0時，峰電流隨著pH的增加而增大;在pH為5.0時，電流達到最大值；當pH 大于5.0時，峰電流又開始下降，所W本發明選擇pH 5.0為最佳的電解質溶液pH。
[0078] 實施例11本發明分子印跡電化學傳感器選擇性、受干擾性檢測
[0079] 材料的選擇性是構筑傳感器的一個重要因素，為此本發明也深入考察了GR-Ru/ 11口/6〔6、63-腳/化?/6〔6對10.0測0?4及其它幾種類似物的0?￥電流響應，其中類似物分別 為2-糞酪(2-NP)、2，6-二氯苯酪(2，6-DCP)、4，4 ' -二氨基聯苯(4，4 ' -DAP)、糞胺(NA)、苯胺 (AN)。如圖10所示，GR-Ru/MIP/GCE對10.0 iiM DPA的電流響應分別是2-糞酪、2，6-二氯苯酪、 4,4'-二氨基聯苯、糞胺、苯胺的2.20、2.76、2.52、6.58、6.45倍;63-郵/]\〇口/6〔6對10.0礎 DPA的電流響應與對照組GR-Ru/NIP/GCE有顯著性差異，而兩者對10.0 iiM 2-糞酪、2，6-二氯 苯酪、4,4'-二氨基聯苯、糞胺、苯胺的電流響應大小沒有顯著性差異。表明，GR-Ru/MIP/GCE 傳感器對DPA具有較好的選擇性，運歸因于GR-Ru/MIP材料形成了與DPA尺寸大小相同的印 跡空穴，從而可W對模板分子DPA產生特異性吸附。
[0080] 本發明還探究了金屬離子、非金屬離子和部分有機物對DPA檢測的干擾。檢測結果 如表4所示。金屬離子和某些陰離子對檢測的干擾較小，Al3\Ca2+、Cd2+、Co 2\Mg2+、S〇42-、Cr 濃度在ImM或者說是二苯胺的100倍W內基本無影響；2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-氯苯酪、 4-硝基苯胺、1-糞酪濃度在10化M或者說是二苯胺的10倍W內也不會對DPA的檢測產生干 擾。
[0081 ] 表4潛在干擾物對DPA檢測的影響。 「mW
[0083] 備注:測試條件為PBS(0.1M，抑=5)，吸附時間：4min。
[0084] 實施例12本發明分子印跡電化學傳感器檢測范圍、檢測限、重現性和穩定性考察
[0085] 在實施例10得出的優化檢測條件下，采用DPV法研究了GR-Ru/MIP/GCE電化學傳感 器對DPA檢測的線性范圍及檢測限。結果如圖IlA所示，隨著DPA濃度的增加，其峰電流也不 斷增加，峰電流大小與DPA濃度在0.05-70.0 iiM范圍內呈良好的線性關系，線性方程為Ip(y 八）=0.1207"咖)+0.2457(1?2 = 0.9946)，最低檢測限為0.02咖（5/^ = 3)。而與0^11日(1〇等 (Granado V L,Gutierrez-Capitan M,Fernandez-Sanchez C,et al.Thin-film electrochemical sensor for diphenyIamine detection using molecularly imprinted polymers[J] .Analytica Qiimica Acta,2014,809:141-147.)制備的聚3,4-乙 締基二氧嚷吩分子印跡聚合物并電沉積在金電極表面構筑的傳感器相比（二苯胺在4.95- 115咖呈線性，最低檢測線為3.9咖），本研究制備的GR-Ru/MIP/GCE傳感器對二苯胺檢測具 有更低的檢測限。如圖1IB所示，GR-Ru/NIP/GCE傳感器對DPA檢測（曲線b)的線性方程為：Ip (4八）=0.0415(：(山〇+0.2024(尺2 = 0.9936)。1^,1?"和1^,師口分別為6尺-咖/]\0口/6〔6和6尺-咖/ NIP/GCE傳感器的線性斜率，由線性方程可知其值分別為0.1207和0.0415。該Ksv,MIP和Ksv,NIP 的比值定義為印跡因素，被用于評估材料的特異性識別能力。該IF化SV,MIp/Ksv,NIP)值為 2.90，運表明63-咖/^1?/6〔6具有大量與模板分子0?4相對應的印跡位點，然而61?-咖/化口/ GCE則沒有與之相對應的印跡空穴，故電流響應明顯減弱。為了研究GR-Ru/MIP/GCE檢測的 重現性和穩定性，用同一根修飾電極通過連續8次測定GR-Ru/MIP/GCE傳感器對10.OiiM DPA 的電流響應，其相對標準偏差為3.9%。將GR-Ru/MIP/GCE電極保存在4°C冰箱中兩周之后， 仍然能達到初始信號的93.1%，結果證明該傳感器擁有很好的重現性和穩定性。
[0086] 實施例13環境水樣中DPA的檢測
[0087] 使用本發明GR-Ru/MIP/GCE傳感器對水樣中DPA進行檢測。水樣分別取自位于浙江 省嘉興市嘉興學院校園內的湖水和自來水，水樣首先用0.45WI1濾膜進行預處理W除去水中 的固體雜質。每個樣品平行測定5次，發現實際各個水樣中沒有DPA的電化學響應，說明所取 水樣中DPA濃度低于檢測下線。因此采用標準加入法來進行DPA檢測實驗，并獲取回收率，結 果如表5所示，GR-Ru/MIP/GCE傳感器對DPA的回收率在93.0 % -107.8 %，相對標準偏差在 0.72%-4.1%。另外采用高效液相色譜法化PLC)對樣本進行檢測作為比較，結果顯示兩種 檢測方法的結果具有很好的吻合性，能滿足實驗要求。因此，可W說明GR-Ru/MIP/GCE傳感 器可應用于實際環境水樣的檢測，并且取得了較為滿意的效果。
[0088] 表5水樣中DPA檢測。
[0089]
【主權項】
1. 一種分子印跡電化學傳感器，包括工作電極，其特征在于，所述工作電極表面依次涂 覆有一層石墨烯/釕納米粒子和一層分子印跡聚合物。2. 如權利要求1所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述石墨烯/釕納米粒子 由氧化石墨烯和釕源在還原劑作用下反應制得。3. 如權利要求2所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述氧化石墨烯與釕源的 質量摩爾比為7~9mg:0.01mmol。4. 如權利要求2所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述釕源為三氯化釕、硫 酸釕和硝酸釕中的至少一種。5. 如權利要求2所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述的還原劑為硼氫化 鈉。6. 如權利要求1所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述分子印跡聚合物由功 能單體、交聯劑、模板分子聚合反應后，再脫除模板分子后制得。7. 如權利要求6所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述功能單體為苯基三甲 氧基硅烷。8. 如權利要求6所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述交聯劑為正硅酸甲 酯。9. 如權利要求6所述的分子印跡電化學傳感器，其特征在于，所述模板分子為二苯胺。10. 如權利要求9所述的分子印跡電化學傳感器在檢測二苯胺中的應用。
【文檔編號】G01N27/30GK105954334SQ201610288601
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月4日
【發明人】曾延波, 李蕾, 唐歡, 路義霞, 嚴惠湘, 蔣淑莉
【申請人】嘉興學院