[发明专利]一种氧化钛纳米管阵列基光电化学检测电极的制备方法

说明书

本发明为一种氧化钛纳米管阵列基光电化学检测电极的制备方法。该方法先用Ag修饰TNTA制备Ag‑TNTA，然后通过化学共沉积和水热还原将金属银和铜沉积到Ag‑TNTA中制得电极。本发明所制备的光电化学检测电极既可以用于对高锰酸根的检测，又可以用于对多巴胺的检测，测试过程简单、快速、无污染。

技术领域

本发明属于分析检测技术领域，特别涉及一种光电化学检测电极的制备方法。

背景技术

由于重金属元素在许多领域都有广泛应用，导致大量重金属离子进入水体中，造成重金属离子污染，对人体健康、动物和植物等都会产生严重的危害。例如，多巴胺是一种儿茶酚胺类神经传导物质，为脑内信息传递者，用来帮助细胞传送脉冲的化学物质，调控中枢神经系统的多种生理功能。这种脑内分泌物和人的情欲、感觉有关，它传递兴奋及开心的信息。另外，多巴胺也与各种上瘾行为有关。锰中毒时，左旋多巴脱羧酶受到抑制，使左旋多巴脱羧为多巴胺及去甲肾上腺素的过程受阻，在基底神经节中多巴胺及去甲肾上腺素的含量明显下降。多巴胺系统调节障碍涉及帕金森病、精神分裂症、抽动秽语综合征、注意力缺陷多动综合征和垂体肿瘤等的发生。

对重金属离子进行检测，是防止和治理重金属离子污染的基础。检测重金属离子的方法有很多，原子吸收光谱、质谱、荧光光谱、拉曼光谱等仪器分析方法需要昂贵、笨重、复杂的仪器，检测成本比较高，步骤多，耗时长，不易推广；化学分析方法需要用到许多化学试剂，除了步骤多、耗时长之外，还存在二次污染的问题；电化学分析法是根据溶液中被测物质的量与某种电参数(如电阻、电导、电位、电流、电量等)之间存在一定的关系而进行测定的方法，它具有操作简单、成本低、检测速度快、容易实现微型化和自动化的特点。

光电化学检测是在电化学分析基础上发展起来的一种分析技术，它是根据光照射检测电极时所产生的电化学信号与溶液中被测物质的量之间存在一定的关系而实现测定的。光电化学检测的关键是检测电极，已有采用光电化学方法检测重金属离子和多巴胺等物质的报道。例如，《Analytical Chemistry》(2010，82，P 2253–2261)报道了一种光电化学检测电极的制备方法，先采用阳极氧化法在Ti片表面生长氧化钛纳米管(TNs)，然后通过吸附作用将辣根过氧化物酶(HRP)沉积到TNs上，制得HRP修饰的TNs电极(HRP/TNs电极)，该电极可用于光电化学检测过氧化氢。《Biosensors and Bioelectronics》(2007，22，P2812–2818)报道了一种光电化学检测电极的制备方法，先采用阳极氧化法在Ti片表面生长氧化钛纳米管阵列(TiO₂/Ti电极)，然后用葡萄糖氧化酶(GOD)溶液浸渍TiO₂/Ti电极，最后通过电聚合在样品上沉积聚吡咯，将GOD固定，制得GOD修饰的TiO₂/Ti电极(GOD-TiO₂/Ti电极)，该电极可用于光电化学检测葡萄糖。《Microchim Acta》(2017，184，P3333–3338)报道了一种光电化学检测电极的制备方法，先采用溶剂热法制备SnSe纳米片，然后将SnSe纳米片分散液滴到清洗过的金电极表面，在空气中自然干燥，即可得SnSe修饰的金电极(SnSe/GE)，该电极可用于光电化学检测多巴胺。《Microchim Acta》(2017，184，P4827–4833)报道了一种光电化学检测电极的制备方法，将柠檬酸铵溶液在200℃加热回流，可得氮掺杂的碳量子点(N-CDs)；用水热法制备BiVO₄粉体，将BiVO₄粉体分散到稀盐酸中制备分散液，然后加入N-CDs，搅拌分散均匀后，转入水热釜中进行水热反应，制得BiOCl/BiVO₄/N-CDs复合粉体；用BiOCl/BiVO₄/N-CDs复合粉体制备分散液，将分散液滴到清洗过的ITO电极表面，在空气中室温干燥，制得电极(BiOCl/BiVO₄/N-CDs/ITO)，该电极可用于多巴胺的光电化学检测。《Biosensors and Bioelectronics》(2014，56，P243-249)报道了一种光电化学检测电极的制备方法，以ITO玻璃为基底，先采用水热法在其表面沉积氧化锌纳米花，然后采用静电吸附沉积DNA膜，可制得氧化锌纳米花基电极,该电极可用于Pb²⁺的光电化学检测。但是，目前还未见既能用于高锰酸根检测、又能用于多巴胺检测的光电化学电极的报道。另外，文献报道的光电化学传感器存在着一些缺点和不足，例如，含酶光电化学传感器通常稳定性较差，通过涂覆法制备的光电化学传感器存在活性物质易团聚、用量不易控制、导电性差等问题。