[发明专利]一种基于柔性电极的分子印迹电化学传感器制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于柔性电极的分子印迹电化学传感器制备方法，属于功能高分子材料和仿生传感器器件化相结合的技术领域，是一种技术创新。

背景技术

分子印迹聚合物(MolecularlyImprintedPolymer，MIP)是一种具有特殊识别位点的人工合成聚合物，其识别位点在形状、尺寸以及功能基团上都与模板分子形成互补，两者之间的相互作用使其具有分子识别功能。分子印迹聚合物的识别位点可根据待测分子的结构和官能团量身定做，具有模拟天然受体的分子识别能力，此外，它还具有稳定性好，耐酸、碱和有机溶剂，廉价和使用寿命较长等优点，具有构效预定性、特异识别性和广泛实用性三大特点。目前多数分子印迹聚合物的制备与应用都局限在有机溶剂中进行，而天然的识别系统和MIP所面临的实际应用环境则多是水性体系，随着MIP的研究重点从亲脂性的有机小分子转移到亲水性化合物，水环境下的分子识别已日益引起人们的关注，因而发展水相识别分子印迹聚合物对其实际应用具有重要的研究意义。另一方面，传统方法如本体聚合，分散聚合，沉淀聚合以及原位聚合等制备MIP纳米粒子大多用于色谱分析，固相萃取等领域。如何将MIP纳米粒子固载到电极表面，用于电化学检测也是科研工作者探索的方向之一。Mei等人通过自由基聚合得到分子印迹聚合物粒子，表面改性接入亲水基团与镍纤维复合后，将其滴涂到电极表面，成功制备了水相中检测对硝基酚的电化学传感器。然而，采用滴涂的方法修饰电极表面修饰物易掉落，且不均匀。

分子印迹电化学传感器，是基于分子印迹技术的电化学检测传感器，即以分子印迹技术为检测原理，结合电化学分析技术而达到对分析物进行定性定量检测。分子印迹电化学传感器主要分为：MIPs电容/阻抗电化学传感器，MIPs电导型电化学传感器，MIPs电位型电化学传感器，MIPs电流型电化学传感器。该传感器通常以金电极为基体，其优点是无需加入额外的试剂或标记，而且灵敏度高，操作简单，价格低廉。制备方法通常有涂附分子印迹聚合物法、原位引发聚合法、电聚合法、溶胶-凝胶法及自组装法等。而采用分子印迹电化学检测技术对分析物进行定性定量检测具有诸多优势，如操作简单、成本低廉等等。

电子产品的柔性化已经成为当前电子消费市场的时尚潮流。随着电子器件的小型化和轻便化发展，柔性器件已经引起了越来越多研究者的关注。传统分子印迹电化学传感器制备采用金电极、玻碳电极等金属基和碳基材料，虽检测灵敏度高，检测效果好，但价格昂贵，制备流程略复杂，单一的形状和应用方式极大地限制了分子印迹电化学传感器的实际应用。其中玻璃基材具有重量大，易破碎，运输不便等缺点，金属基材存在密度大，不易弯折且不透光的问题。因此，采用轻质透明的柔性导电材料具有更为广阔的应用前景。目前使用的柔性电极主要包括柔性铂电极，但其制造成本昂贵，工艺设备复杂。

对硝基酚，其分子式为C₆H_sNO₃，相对分子量139.11，纯品为浅黄色结晶。无味。熔点114-116℃，沸点279℃，闪点169℃，相对密度1.479(20/4℃)。常温下微溶于水(1.6％，25℃)，不易随蒸汽挥发。易溶于乙醇、氯仿及乙醚。溶于酸液时，淡黄色逐渐退去，pH3-4之间，几乎无色。溶于碱液时，颜色加深。能升华。

对硝基苯酚对皮肤有强烈刺激作用，能经皮肤和呼吸道吸收，动物实验可引起高铁血红蛋白血症，体温升高，肝、肾损害。生产对硝基苯酚的有机化工厂和石油化工厂可能会产生对硝基苯酚的污染。农药、染料及其它化学品合成企业也常使用对硝基苯酚。在以上行业的生产过程及在对硝基苯酚的储运过程中都有可能由于意外事故而污染环境。其中，水体被污染的情况主要有：水体沿岸上游污染源的事故排放；陆地事故(如交通运输过程中的翻车事故)发生后经土壤流入水体，也有槽罐直接翻入路边水体的情况等造成对硝基酚水体污染。土壤污染的主要情况有各种高浓度废水(包括液体对硝基酚)直接污染土壤，固体对硝基酚由于事故倾洒在土壤中等等。

本发明以对硝基酚为模板分子，利用一种可光交联丙烯酸酯-co-苯乙烯无规共聚物自组装得到包覆对硝基酚的印迹胶束，通过控制电位电解法在一种PET柔性导电电极表面沉积成膜，在光引发剂作用下使其紫外辐射交联，固定对硝基酚与聚合物胶束间的结合位点，洗脱除去对硝基酚，得到一种基于柔性电极的分子印迹传感器。该传感器可用于测定对硝基酚含量，其制备流程显示出良好的应用前景，为分子印迹传感器的柔性化、器件化提供新思路。

发明内容