[发明专利]一种双极性电极体系

说明书

技术领域

本发明涉及一种电化学体系，特别是涉及一种双极性电化学体系。

背景技术

双极性电化学(bipolar eletrochemistry，简称BPE)技术以其成本低廉、装置简单、操作简易、不受地域控制的优势获得了研究者的青睐，在材料制备、分析检测、物质筛选、带电粒子富集等领域具有广阔的应用前景。

闭合BPE体系进行分析检测的优势在于：(1)驱动电源无需与检测电极直接连接；(2)一个直流电源可以控制多个双极性电极；(3)检测电极与信号电极分立。但是，现有的闭合BPE体系主要存在以下两方面的缺陷：(1)输出信号主要是荧光和电化学发光信号。荧光信号和电化学发光信号都需要相应的配套仪器，降低了BPE体系的便携性和简单性。(2)难以实现同一个体系既可以检测氧化性物质又可以检测还原性物质。目前我国某课题组研制出了一个基于发光二极管(lightemitting diode，简称LED)的双通道闭合性BPE体系(来自文献X.Zhang,C.Chen,J.Yin,Y.Han,J.Li,E.Wang,Anal.Chem.2015,87,4612-4616.)。该体系是将双极性电极在中间分开，分开处接LED作为输出信号，随着分析通道中检测底物浓度的增大，LED灯逐渐变亮，能够实现可视化检测分析底物的目的，并且实现了同一个体系既可检测氧化性物质又可检测还原性物质。克服了上述的两个缺点，但是该体系存在以下缺点：(1)LED信号不能持久保存，撤去驱动电压，LED灯即刻熄灭，即指示信号消失；(2)观测时限较短，随着电化学反应的进行，分析底物浓度逐渐降低，LED逐渐变暗，因此，必须在一定时间内观测才能得到较准确的检测结果。

发明内容

本发明实施例公开了一种双极性电化学体系，将ITO/rGO/PMT薄膜电极的颜色作为输出信号，并且ITO/rGO/PMT薄膜电极颜色可持久保持，方便随时观测检测结果，还可反复使用。技术方案如下：

一种双极性电化学体系，包括驱动电源、驱动电极、双极性电极、分析通道中的电解液和信号通道中的电解液；

其中，所述驱动电极为惰性电极，包括驱动电极1和驱动电极2；所述驱动电极1和驱动电极2分别与驱动电源的两极相连，并且所述驱动电极1浸在所述分析通道内的电解液中，所述驱动电极2浸在所述信号通道内的电解液中；

所述双极性电极由ITO电极和ITO/rGO/PMT薄膜电极及连接这两个电极的金属导体组成；所述ITO电极浸在所述分析通道内的电解液中，所述ITO/rGO/PMT薄膜电极浸在所述信号通道内的电解液中；

所述驱动电极与所述双极性电极互不相接触；

所述分析通道中的电解液为pH为6～8的磷酸缓冲溶液或Britton–Robinson缓冲溶液；

所述信号通道中的电解液为六氟磷酸盐的乙腈溶液，并且PF₆^-的浓度为0.005～0.03mol/L。

在本发明的一种优选实施方式中，所述惰性电极为金电极、铂电极、玻碳电极或石墨电极；所述金属导体为金、铂、铜、铝、镁或铁。

在本发明的一种优选实施方式中，所述分析通道中的电解液为pH为7.4。

在本发明的一种优选实施方式中，所述六氟磷酸盐为铵类六氟磷酸盐或咪唑类的六氟磷酸盐。

在本发明的一种更为优选实施方式中，所述铵类六氟磷酸盐为四丁基铵六氟磷酸盐或四乙基铵六氟磷酸盐。

在本发明的一种进一步优选实施方式中，所述咪唑类的六氟磷酸盐为1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(BMI-PF₆)；所述1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(BMI-PF₆)中PF₆^-的浓度为0.02mol/L。

在本发明还公开了所述双极性电化学体系中ITO/rGO/PMT薄膜电极的制备方法，包括将MT和BMI-PF₆与无水乙腈混合，得到MT和BMI-PF₆的乙腈溶液，向其中通入氮气至少15min后，保持氮气氛围，以Pt为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，ITO/rGO薄膜电极为工作电极，进行CV扫描，电压范围为-0.3～+2.0V，扫速为0.1V/s，扫描圈数为2～5圈，获得ITO/rGO/PMT薄膜电极；