[发明专利]一种修饰电极及其在检测微/痕量硝基芳香化合物中的应用

说明书

技术领域

本发明属于微/痕量检测领域，具体涉及一种经苯基改性的介孔硅材料修饰的电极，及其在检测微/痕量硝基芳香化合物中的应用。 

背景技术

硝基苯、三硝基苯和其它硝基芳香化合物作为有毒和诱导有机体突变的有害物质，在过去的几十年里对人类的健康和赖以生存的环境产生了极为不利的影响。这些物质一旦被释放到环境中，就会部分地进入到土壤以及地下水中，最终会进入到食物链中，影响人体的健康。因此，这些物质对人类的健康威胁已经是环境科学、生命科学等领域面临的一个非常严峻的问题，各种各样的分析方法和技术已经被应用到此类污染物的分析和检测中。包括分子印迹，荧光，发光，固相微萃取和电化学方法。其中，电化学检测方法与其他方法技术相比有许多优点，这主要是由于电化学方法中使用的仪器通常简单、使用方便、便于携带，非常适合此类物质在多样环境和条件下的检测。另一个主要原因就是电化学方法中使用的修饰电极可以根据目标分子的结构特征进行人为的裁剪和修饰，从而使得目标待测物，如硝基苯，三硝基苯等硝基芳香化合物分子可以大量的被吸附在修饰电极表面，使得这些污染物的痕微量检测成为可能。 

最近几年来，纳米材料和介孔材料已经被相继合成并应用于检测硝基芳香化合物类物质，比如金属纳米颗粒-碳纳米管复合物，包埋在硅球官能团化表面的银纳米颗粒，介孔二氧化硅，功能化的碳纳米管，有序介孔碳，聚合物修饰的硅纳米微球等等。这些材料都属于纳米材料，由于都具有极小的颗粒，特殊的结构以及大的比表面积，在有机物污染物的吸附和分析检测研究中表现出了优异的特性。 

在发展检测痕微量硝基芳香化合物的传感器、新技术和新方法的道路上，功能化材料和电化学检测方法仍然是一个具有挑战意义的研究课题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于检测痕微量硝基芳香化合物的修饰电极。 

本发明实现上述目的的技术方案如下： 

一种修饰电极，以苯基改性的介孔硅为修饰剂，将苯基改性的介孔硅涂覆在玻碳电极表面，即得修饰电极。

进一步，本发明所述苯基改性的介孔硅是指通过共聚、嫁接方式将苯环引入到介孔硅材料的骨架或孔道内，从而形成在骨架上键合了一定量苯基基团的介孔材料。 

本发明可使用的介孔硅材料可以是现有已合成出的各种介孔硅材料，如MCM-41改性后的为Phen-MCM-41，其关键是要在介孔材料的骨架表面上键合有苯环。 

进一步，上述修饰电极的制备过程为：将苯基改性的介孔硅分散于Nafion膜溶液中得到悬浮液，再将悬浮液滴涂在依次经过抛光和电化学处理的玻碳电极表面，晾干，即得修饰电极。 

进一步，所述Nafion膜溶液的体积百分浓度为0.5%～0.005%。 

更进一步，所述Nafion膜溶液的体积百分浓度为0.012%～0.008%。 

进一步，所述悬浮液中苯基改性的介孔硅的浓度为0.5～0.05g/L。 

更进一步，所述悬浮液中苯基改性的介孔硅的浓度为0.15～0.07g/L。 

为使粉状的苯基改性介孔硅更好的分散开，可先将苯基改性的介孔硅分散于水中，再加入浓度较高的Nafion膜溶液，调节至规定的浓度要求即可。 

进一步，所述电化学处理是将抛光后的玻碳电极在硫酸溶液中，在-0.1V～+0.1V区间以一定地扫描速率进行循环伏安扫描，直到获得稳定的循环伏安扫描曲线。 

上述修饰电极在检测微、痕量硝基芳香化合物中的应用。 

本发明的作用原理如图8，由于在苯基改性的介孔硅的骨架上接有丰富的苯基官能团，该苯基官能团相对于硝基芳香化合物的苯环是一种π电子供体(π-donor)，因此将会与硝基芳香化合物分子形成π-acceptor-donor作用，对大量硝基芳香化合物分子在修饰电极表面的吸附起到明显的促进作用，当修饰电极达到相应的还原电位时硝基芳香化合物会在电极表面发生还原。 

本发明的有益效果： 

（1）该修饰电极采用滴涂法制备得到，操作简单易行；

（2）本发明利用Nafion膜溶液作为苯基改性的介孔硅的分散剂和粘连剂，即能提高修饰材料在玻碳电极上的牢固性，又能增强其导电性；

（3）对于硝基芳香化合物，苯基改性的介孔硅修饰电极具有比介孔硅修饰电极和裸电极更强的电化学催化还原能力，且其电化学灵敏性也更高，对微痕量（1～10nM）的硝基芳香化合物仍有明显的响应。

附图说明

图1 介孔硅的扫描电子显微镜图。