[发明专利]一种直接电子传递型的苯酚类传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种直接电子传递型的苯酚类传感器及其制备方法和应用。本发明包括一表面修饰含氮基团和含氧基团后的玻碳电极；基团之间的协同作用和静电效应达到增大电子传递效率的效果。由于本发明修饰后玻碳电极表面同时有含氮基团和含氧基团，这些基团之间可以形成氢键，因为这些氢键使电极上的基团有序的结合在一起，就如给电子的传递搭建了一个很好的桥梁，进而可以加速电子的传递，增强电信号的响应；另一方面，带不同属性电荷的基团之间可以形成静电效应，此效应和氢键有异曲同工之妙，亦可增强电信号的响应。

技术领域

本发明属于电化学传感器的制备和应用于环境污染物的检测领域，具体涉及电化学方法通过电子传递由化学信号转化为电信号直接检测苯酚类物质的传感器的制备方法及应用。

背景技术

对苯二酚(HQ)，儿茶酚(CC)和间苯二酚(RC)是二羟基苯的三种异构体。它们广泛用于染料工业，医药，化妆品，抗氧化剂，杀虫剂和橡胶等领域。但这些有机物可能会损害人体健康，破坏环境，因此美国环境保护署把它视为首先考虑的环境污染物。因此，区分和检测这些有机物质的浓度非常重要。近年来，已经将高效液相色谱(HPLC)，分光光度法，色谱法，化学发光法和电化学法等多种技术用于检测和鉴定这些有机物。由于HPLC具有高效率和高灵敏度，广泛应用于分析领域，但成本昂贵且测试时间长。分光光度检测是基于材料的特定波长，但很难区分材料的异构体。化学发光检测灵敏度高，操作方便，但其检出限高，难以区分化学反应条件相似的异构体。由于电化学方法简单，方便，维护费用低，选择性高，灵敏度高，检测范围广，因此比其他方法更引人们关注。到目前为止，用来修饰玻碳电极(GCE)检测二羟基苯异构体的材料有很多，如碳材料，双金属纳米结构材料，掺杂石墨材料，金属氧化物和硫化物等。虽然采用上述电极可以获得较低的检测限和较宽的检测范围，但检测时操作复杂且易脱离，严重限制了检测的稳定性和灵敏度。因此，已经开发了直接修饰玻碳电极表面相关基团的活化电极。氨化，硫酸活化和磷酸盐缓冲溶液(PBS)活化是三种主要形式。这些方法大大简化了修饰过程。另外，在电极表面改性的一些含氧基团和含氮基团可以提高电极的电子转移效率。因此，探索新的活化方法至关重要。

本发明主要研制了一种基于电化学方法复合活化玻碳电极的新方法，以复合活化的方式来增多电极表面基团的种类，并且增强其基团之间的相互作用，进而可以达到以高效，高灵敏度和低检测限的特点同时检测HQ,CC和RC。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术的不足或者高成本，提供了一种直接电子转移型检测苯酚类物质的电化学传感器。

本发明直接电子传递型的苯酚类传感器，包括一表面修饰含氮基团和含氧基团后的玻碳电极；

所述的含氮基团为伯氨基团、仲氨基团、或其他含氮基团中的一种或多种；

所述的含氧基团为羟基、羧基或其他含氧基团的一种或多种；

基团之间的协同作用和静电效应达到增大电子传递效率的效果。

本发明的另一个目的是提供上述苯酚类传感器的制备方法，该方法制备过程简单，易控制，具体如下：

使用氨化剂对玻碳电极材料采用电化学方法进行阳极和阴极极化，使电极表面修饰上氨基基团；然后再将修饰氨基后的电极使用PBS活化剂采用电化学方法进行阳极和阴极极化，使电极表面修饰上含氧基团，将其作为苯酚类传感器的信号转换元件，得到所需的苯酚类传感器。

所述的氨化剂为氨基甲酸铵等氨化试剂；

所述的PBS活化剂为K₂HPO₄/NaH₂PO₄(pH＝7.0)；

所述的氨基基团修饰条件：室温下在0.1M的氨基甲酸铵溶液中分别阳极+1.1V极化20min，阴极-1V极化15min；