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關(guān)鍵詞：分析化學(xué)；綜合實(shí)驗(yàn)；納米材料；修飾電極；甲基對(duì)硫磷

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2012）03-0055-02

一、引言

開設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的，是通過綜合實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，使學(xué)生能完成一項(xiàng)完整的研究工作，了解科學(xué)研究的基本過程，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和操作技能，培養(yǎng)分析問題解決問題的能力，該課程日益受到重視，各高校相繼開設(shè)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程。但在化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍然存在許多問題，如綜合實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)條件的匹配性、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)生專業(yè)的匹配性、實(shí)驗(yàn)考核辦法的科學(xué)合理性、激勵(lì)機(jī)制的完善性等。同時(shí)，化學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容涉及學(xué)科交叉、與相關(guān)科研課題結(jié)合、與現(xiàn)場實(shí)際問題相結(jié)合，因此，化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容設(shè)計(jì)及考核機(jī)制的開發(fā)是一項(xiàng)復(fù)雜的長期的系統(tǒng)工程，需要廣大教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的不懈努力，在實(shí)驗(yàn)過程中要以學(xué)生為本，采取多種措施，不斷探索和實(shí)踐，共同推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，使綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在提高教學(xué)質(zhì)量和提高學(xué)生的綜合素質(zhì)方面發(fā)揮應(yīng)有的作用。本綜合實(shí)驗(yàn)以納米功能材料修飾電極為基礎(chǔ)，以有機(jī)磷農(nóng)藥――甲基對(duì)硫磷的高靈敏檢測為研究目標(biāo)，集納米材料制備、表征，納米材料修飾電極的制備，電化學(xué)檢測實(shí)驗(yàn)條件優(yōu)化及實(shí)際樣品分析以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)于一體，著重培養(yǎng)了學(xué)生文獻(xiàn)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、結(jié)果討論、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表述及科研創(chuàng)新思維，為培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才提供可行性途徑。

二、綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。①了解納米氧化鋯的制備及表征方法；②掌握碳糊修飾電極的制備方法；③了解電分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理；④熟悉電化學(xué)工作站的使用。

2.實(shí)驗(yàn)原理。金屬納米氧化物，有小尺寸效應(yīng)、高比表面效應(yīng)、超導(dǎo)性、高化學(xué)活性等優(yōu)越性能，在電化學(xué)、光學(xué)材料、發(fā)光材料、磁性材料、電池材料及催化劑等高科技領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。在碳糊中摻雜適量納米材料，可以制得化學(xué)修飾碳糊電極。該類納米材料修飾碳糊電極，不僅繼承碳糊電極無毒、制作簡單、壽命長、電位窗口寬、殘余電流小的優(yōu)點(diǎn)，且在靈敏度上較碳糊電極有進(jìn)一步的提高。甲基對(duì)硫磷（O，O-二甲基-O-（4-硝基苯基）硫代磷酸酯）是一種高毒有機(jī)磷類農(nóng)藥，能抑制膽堿酯酶活性，造成神經(jīng)生理功能紊亂，因此食品及環(huán)境樣品中甲基對(duì)硫磷的檢測至關(guān)重要。甲基對(duì)硫磷的苯硝基官能團(tuán)具有電化學(xué)活性，在電極表面能發(fā)生如下反應(yīng)：

在磷酸鹽緩沖溶液中，甲基對(duì)硫磷在納米氧化鋯修飾碳糊電極上于-0.8~+0.4V（vs.SCE）范圍內(nèi)掃描，產(chǎn)生一個(gè)靈敏的不可逆氧化峰和一對(duì)準(zhǔn)可逆的氧化-還原峰，不可逆氧化峰峰電流與甲基對(duì)硫磷的濃度呈線性關(guān)系。該方法取樣量少、體系簡單、靈敏度高，可用于樣品中對(duì)硫磷含量測定。

3.主要試劑和儀器。①試劑。氯化氧鋯（分析純），十六烷基三甲基溴化銨（CTAB，分析純），NaOH（分析純），石墨粉（光譜純），石蠟油，KH2PO4，Na2HPO4，甲基對(duì)硫磷（分析純）。②儀器。水浴鍋，馬福爐，瑪瑙研缽，聚四氟乙烯電極管，飽和甘汞電極，鉑絲電極，磁力攪拌器，超聲波清洗器，分析天平，臺(tái)式離心機(jī)，電化學(xué)工作站，透射電子顯微鏡，x-射線衍射儀。

4.實(shí)驗(yàn)步驟。①納米氧化鋯的制備。稱取2.72 gCTAB和4.83gZrOCl2?8H2O，分別溶于一定量的蒸餾水中，在攪拌條件下將ZrOCl2?8H2O溶液加入到CTAB溶液中。30min后，劇烈攪拌條件下逐滴加入氫氧化鈉，保持?jǐn)嚢枋蛊浠旌暇鶆?，體系中反應(yīng)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為CTAB∶ZrOCl2?8H2O∶NaOH∶H2O=0.5∶1∶24∶966。攪拌數(shù)分鐘，密封靜置于80。C水浴，加熱48小時(shí)。將所得白色絮狀沉淀過濾，并用蒸餾水洗滌，直至濾液中沒有氯離子（用AgNO3檢測）。將固體轉(zhuǎn)移至瓷坩堝中，在馬弗爐中500℃灼燒5小時(shí)，冷至室溫，于瑪瑙研缽中研磨即得納米氧化鋯粉體。②納米氧化鋯的表征。采用透射電子顯微鏡對(duì)獲得的納米氧化鋯分體進(jìn)行形貌表征；x-射線衍射儀進(jìn)行晶相結(jié)構(gòu)分型。③碳糊電極及修飾碳糊電極的制備。石墨粉與石蠟油以3∶1比例混合研磨成糊狀，壓入電極管中，稱量紙上拋光即制得裸碳糊電極。稱取質(zhì)量比為4∶1的石墨粉和納米氧化鋯粉末，研磨均勻，滴加與固體質(zhì)量為1∶3的石蠟油，研磨成糊狀。將糊狀物壓入電極管中，在稱量紙上拋光即制得修飾碳糊電極。④實(shí)驗(yàn)條件的選擇。①富集時(shí)間。移取10mL含1.0×10-6mol/L甲基對(duì)硫磷的磷酸鹽緩沖溶液至電解池中，通氮?dú)獬鹾髮⑷姌O系統(tǒng)浸沒在電解池中，攪拌條件下開路富集10s，30s，50s，70s，90s，120s，150s，180s，用微分脈沖伏安法，在-0.8~0.4V電位窗口條件下，測定不可逆氧化峰的峰電流，以氧化峰峰電流對(duì)富集時(shí)間作圖，選擇最佳富集時(shí)間。②pH值。配制pH值在4.0-9.0范圍內(nèi)的一系列的甲基對(duì)硫磷溶液，在所選定的富集時(shí)間下，測定不可逆氧化峰的峰電流，以氧化峰峰電流對(duì)pH值作圖，獲得最佳測定pH值；以氧化峰峰電位對(duì)pH作圖，獲得電極反應(yīng)過程中電子、質(zhì)子轉(zhuǎn)移信息。

5.甲基對(duì)硫磷測定。①標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作。配制濃度在1.0×10-7-1.0×10-5mol/L范圍內(nèi)的甲基對(duì)硫磷系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，測定各溶液的氧化峰峰電流。以氧化峰峰電流值為縱坐標(biāo)，甲基對(duì)硫磷溶液濃度為橫坐標(biāo)，用Origin軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲得線性方程及線性相關(guān)系數(shù)。②水樣測定。取一定量污水樣品，離心，取上清液，加入適量磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉作為支持電解質(zhì)，并向水樣中分三次加入甲基對(duì)硫磷標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最佳條件下測量其氧化峰峰電流，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法計(jì)算水樣中甲基對(duì)硫磷含量。

6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析。①結(jié)合透射電子顯微鏡和x-射線衍射結(jié)果分析氧化鋯納米材料的形狀及晶面歸屬；②繪制富集時(shí)間影響曲線，獲取最佳富集時(shí)間；③繪制pH值影響曲線，獲取最佳測試pH值；④繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，獲取線性方程和線性相關(guān)系數(shù)。⑤分析水樣中甲基對(duì)硫磷濃度。

三、總結(jié)

本綜合實(shí)驗(yàn)涉及無機(jī)化學(xué)、材料化學(xué)、分析化學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，應(yīng)用了多種現(xiàn)代分析儀器，不僅可以鍛煉學(xué)生的綜合實(shí)驗(yàn)操作技能和分析問題、解決問題的能力，還有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，開闊了學(xué)生的知識(shí)視野，提升了學(xué)生的科研素養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師要注意加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握實(shí)驗(yàn)中涉及的理論知識(shí)和實(shí)驗(yàn)儀器原理。

參考文獻(xiàn)：

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篇2

【關(guān)鍵詞】哲學(xué)；雜化材料；吸附性能研究

辯證唯物主義認(rèn)為，世界是統(tǒng)一的，物質(zhì)是世界存在的唯一方式，世界上的一切事物、現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系、相互影響、相互依賴、相互制約的，并在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。人類對(duì)自然界的研究愈深入，認(rèn)識(shí)就越深入?？茖W(xué)越發(fā)展，學(xué)科之間的聯(lián)系越來越緊密，各學(xué)科之間呈現(xiàn)出相互聯(lián)系、相互影響、滲透的關(guān)系， 但同時(shí)也應(yīng)看到各學(xué)科之間的相互交叉、滲透的關(guān)系。從哲學(xué)的意義上來講，雙金屬納米片-超分子雜化材料技術(shù)研究和發(fā)展過程是唯物辯證法的思維方法在實(shí)際工作中的有效運(yùn)用。

一、對(duì)雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究滲透了世界普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)

對(duì)雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究需要多學(xué)科交叉和綜合現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，要求各學(xué)科相互交叉、滲透。在這種情況下，人們必然會(huì)沖破各種學(xué)科之間傳統(tǒng)的專業(yè)壁壘，在相鄰甚至相距甚遠(yuǎn)的學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)探索、發(fā)掘，使現(xiàn)代科學(xué)走上日益整體化的道路?？茖W(xué)知識(shí)的整體化既表現(xiàn)為各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)部成分之間的綜合、聯(lián)系及相互作用的加強(qiáng)（學(xué)科內(nèi)部的綜合）；又表現(xiàn)為不同科學(xué)知識(shí)領(lǐng)域之間同學(xué)科之間的綜合、聯(lián)系及相互作用的加強(qiáng)，認(rèn)識(shí)方法的相互滲透和相互補(bǔ)充（學(xué)科之間的綜合）。這種整體化趨勢，改造了原有學(xué)科，發(fā)展了新學(xué)科，從而深化了人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)特點(diǎn)之一是任何學(xué)科都在吸收和運(yùn)用其它學(xué)科的成果、原理、技術(shù)、方法來充實(shí)與發(fā)展本學(xué)科。這實(shí)質(zhì)上也是在進(jìn)行某種程度的綜合。我們可以看到， 在科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的當(dāng)今世界， 已為技術(shù)的綜合創(chuàng)造了物質(zhì)條件。任何一個(gè)國家， 為了提高其在國際市場上的競爭能力， 都必須使本國高技術(shù)化。他們常常通過兩種以上不同領(lǐng)域的技術(shù)， 創(chuàng)造出全新的技術(shù)領(lǐng)域。

二、對(duì)雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究中需要注意結(jié)構(gòu)和功能的辯證思維

唯物辯證法認(rèn)為， 結(jié)構(gòu)是物質(zhì)形態(tài)的普遍屬性， 是事物的各種要素內(nèi)在聯(lián)系與組織方式； 功能則是指特定結(jié)構(gòu)的事物在內(nèi)部與外部的聯(lián)系與關(guān)系中， 表現(xiàn)出來的特定能力。我們要研究的機(jī)械結(jié)構(gòu)是處于宏觀層次上的人工結(jié)構(gòu)， 這種結(jié)構(gòu)是以一定的基本加工功能為目的的機(jī)械有機(jī)組合。

例如，在雙金屬納米片-超分子雜化材料的研究和開發(fā)過程中， 一個(gè)極其重要的問題就是要正確處理工藝條件、材料結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品性能三者之間辯證關(guān)系。在哲學(xué)指導(dǎo)下用共沉淀的方法制備層狀Ni-Ti-LDHs、Fe-Ti-LDHs，并利用剝離-組裝或插層的方法而制備納米片-超分子雜化材料。采用X射線衍射（XRD）、紅外光譜（FT-IR）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）和熱重及差熱分析（TG-DTA）等方法對(duì)插層柱撐化合物及其焙燒產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。通過吸附染料廢水中的活性染料、Cd2+等重離子溶液，探討改性層狀雙金屬氫氧化物-有機(jī)物雜化材料在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用。

結(jié)構(gòu)與性能是雙金屬納米片-超分子雜化材料存在的兩種基本屬性，是材料內(nèi)部微觀分子運(yùn)動(dòng)方式和外部宏觀性能表現(xiàn)的充分反映。在自然界中，材料的結(jié)構(gòu)與性能總是不可分割的，它們之間的聯(lián)系是復(fù)雜的和多樣性的，同時(shí)又是相互制約的。一方面，結(jié)構(gòu)決定性能，有什么樣的物質(zhì)結(jié)構(gòu)就有什么樣的與之相聯(lián)系的特定性能。研究結(jié)構(gòu)與功能的目的，在于正確認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)和功能之間的辯證關(guān)系，從而推動(dòng)生產(chǎn)的發(fā)展，促進(jìn)科學(xué)的進(jìn)步。在探索結(jié)構(gòu)與功能的過程中，應(yīng)將理論思維與形象思維結(jié)合起來，在把握結(jié)構(gòu)與功能多重屬性的基礎(chǔ)上，發(fā)揮科學(xué)想象力與創(chuàng)造力。

三、對(duì)雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究中需要注意局部和整體的辯證關(guān)系

整體是指構(gòu)成事物的諸要素和關(guān)系的全部總和，是事物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、功能及其多樣性的聯(lián)系與相互作用的辯證統(tǒng)一。局部是整體的各種要素和各種關(guān)系， 可以是某一要素， 也可以是某些要素的組合。局部是構(gòu)成整體的基礎(chǔ)， 同時(shí)又受到整體的制約， 以整體為歸宿。整體是各個(gè)局部的綜合， 是多種關(guān)系的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)， 而不是各局部的機(jī)械式線性組合。整體與局部不是絕對(duì)的， 而是相對(duì)的， 同時(shí)也是不斷地變化和發(fā)展的。

整體與局部之間的辯證關(guān)系， 在雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究和加工裝備設(shè)計(jì)領(lǐng)域里，主要表現(xiàn)在主要零部件與次要零部件之間的辯證關(guān)系。系統(tǒng)的主要特征是其整體性， 即以要素為基礎(chǔ)的綜合性整體。在復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)中， 要素之間的關(guān)系必須明確。

四、對(duì)雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究中需要注意理論與實(shí)踐的辯證關(guān)系

理論指導(dǎo)實(shí)踐，實(shí)踐檢驗(yàn)理論，理論與實(shí)踐的關(guān)系是認(rèn)識(shí)論中的一個(gè)極其重要的辯證關(guān)系。在雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究過程中，也體現(xiàn)了理論與實(shí)踐的辯證統(tǒng)一關(guān)系。理論分析與實(shí)驗(yàn)觀察是雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究中的兩種重要方法，它們是相互聯(lián)系、互相促進(jìn)的，脫離或違背實(shí)驗(yàn)事實(shí)的理論是不合實(shí)際的，無法對(duì)科研和生產(chǎn)活動(dòng)起到積極的指導(dǎo)作用；而離開理論指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)是盲目的。理論總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)鑒別理論的真?zhèn)?；理論在?shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展，實(shí)驗(yàn)又在理論的指導(dǎo)下更新設(shè)計(jì)；它們既是矛盾的、彼此起伏的，又是統(tǒng)一的、相輔相成的。這種既對(duì)立又統(tǒng)一的關(guān)系，賦予雙金屬納米片-超分子雜化材料研究技術(shù)不斷發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。

綜上所述， 認(rèn)識(shí)和研究雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究的過程，實(shí)際上就是運(yùn)用哲學(xué)觀點(diǎn)（不管是自覺地還是不自覺地），認(rèn)識(shí)和改造客觀世界的過程。在雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能的科學(xué)研究和開發(fā)中，只有以哲學(xué)基本原理為指導(dǎo)，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所提供的理論和物質(zhì)手段，正確分析加工條件、雙金屬納米片-超分子雜化材料和制品性能三者之間的辯證關(guān)系，整體與局部的辯證關(guān)系，結(jié)構(gòu)與功能的辯證關(guān)系，理論與實(shí)踐的辯證關(guān)系，才能揭示成型加工技術(shù)發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，預(yù)見其發(fā)展趨勢，從而從根本上為雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能的科學(xué)研究指明方向，這對(duì)促進(jìn)我國雙金屬納米片-超分子雜化材料構(gòu)建及吸附性能研究的發(fā)展，推動(dòng)現(xiàn)代化建設(shè)，將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

作者簡介：

余永亮 男 漢族（1975年8月---）安徽望江人 淮南聯(lián)合大學(xué)思政部講師，碩士研究生，研究方向?yàn)槔碚?

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關(guān)鍵詞 碳納米管； 甲胎蛋白； 濾紙； 免疫傳感器

1 引 言

甲胎蛋白（α-Fetoprotein， AFP）是一種分子量為69 kDa的糖蛋白，是原發(fā)性肝癌的標(biāo)記物之一，血清中AFP的升高對(duì)原發(fā)性肝癌的診斷具有非常重要的意義[1，2]。正常人的血清中AFP的含量一般低于20 ng/mL，若明顯升高則可能患有肝腫瘤。癌癥的早期診斷對(duì)于癌癥的成功治愈、患者成活率的提高至關(guān)重要。在癌癥早期階段，腫瘤標(biāo)記物的含量非常低，而目前臨床檢測常用的大多數(shù)分析儀器所需的分析時(shí)間較長。為滿足日益增多的癌癥前期或癌癥早期惡性病變臨床篩查的需求，迫切需要發(fā)展可實(shí)現(xiàn)快速、高靈敏檢測的微型儀器。

納米技術(shù)的發(fā)展，以及隨之而發(fā)展起來的新的納米探針、納米傳感器和納米分析體系大大擴(kuò)展了生物傳感技術(shù)在分子診斷中的應(yīng)用。碳納米管具有的獨(dú)特的物理、化學(xué)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，為光電信號(hào)傳導(dǎo)和新一代生物電子/生物傳感器件的設(shè)計(jì)提供了優(yōu)良的平臺(tái)[3]。特別是經(jīng)DNA、酶、抗體等生物分子功能化的碳納米管，既具有碳納米管本身的大比表面積效應(yīng)和優(yōu)良的電傳導(dǎo)性能，也具備生物分子的特異性識(shí)別能力，基于生物分子功能化的碳納米管構(gòu)建的生物傳感器可以有效地加速信號(hào)傳導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，提高檢測的靈敏度和選擇性，減少所需樣品和試劑的用量。因此，將碳納米管應(yīng)用于免疫傳感器已引起人們的廣泛關(guān)注[4～6]。

目前，碳納米管的免疫傳感器研究主要是將其作為傳感器的電極修飾材料，制作高特異性、高靈敏度的電化學(xué)免疫傳感器[7～9]，然而，這類傳感器通常需要使用價(jià)格比較昂貴的玻碳或者鉑、金等貴金屬作為電極材料，限制了其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用[10]。本研究采用廉價(jià)易得的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)分析濾紙為基底，利用碳納米管/抗體混合液對(duì)濾紙進(jìn)行包覆制作紙傳感器，基于簡單的抗原-抗體特異性反應(yīng)的原理，通過檢測紙傳感器導(dǎo)電性的變化實(shí)現(xiàn)AFP含量的測定。制備的紙傳感器靈敏度和檢出限皆可媲美傳統(tǒng)的ELISA試劑盒，且分析時(shí)間大大縮短，只需5 min即可得到樣品的檢測結(jié)果，適用于常規(guī)的癌癥篩選。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

KQ-500DE超聲清洗儀（昆山市超聲儀器有限公司）；HT7700透射電子顯微鏡與S-3400N型掃描電子顯微鏡（日本日立公司）；Z-603S 3D打印機(jī)（深圳市極光爾沃科技有限公司）；DT-5302四線低電阻測量儀（深圳華盛昌機(jī)械實(shí)業(yè)有限公司）；

標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)分析濾紙（杭州新華紙業(yè)有限公司）；單壁碳納米管（SWCNTs，直徑1～2 nm，長度5～30 μm，純度>95%，中科院成都有機(jī)所）；Pluronic F108（PEO136-PPO45-PEO136，Mw=14600，F(xiàn)Luka公司）；AFP單克隆抗體及AFP（鄭州博賽生物技術(shù)股份有限公司）；0.01 mol/L磷酸鹽緩沖溶液（PBS，pH 7.4）；其余試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

2.2 碳納米管-抗體溶液的制備

準(zhǔn)確稱取適量SWCNTs與1% （w/w）的F108溶液混合，在40 kHz條件下超聲12 h使之分散，制備濃度為5 mg/mL的碳管分散液。在10 mL F108/SWCNTs分散液中直接加入AFP單抗1 μL，使抗體終濃度為1 μg/mL，于微量振蕩器上振蕩， 使抗體均勻分散在碳管液中，最終碳管與抗體質(zhì)量比約為5000∶1。

2.3 免疫紙傳感器的制備

將濾紙裁成5 cm×0.5 cm的濾紙條，浸入碳納米管-抗體溶液中，使其與溶液充分接觸，靜置10 min后取出，低溫干燥30 min，以便最大限度減小抗體的變性失活。重復(fù)上述浸漬-干燥循環(huán)，直至濾紙條上沉積足量的碳管和抗體。將干燥好的傳感器置于4℃保存。利用掃描電鏡對(duì)紙傳感器進(jìn)行表征。

2.4 甲胎蛋白的檢測方法

用CAD2014軟件設(shè)計(jì)濾紙夾持裝置3D模型，再利用3D打印機(jī)制作其實(shí)體結(jié)構(gòu)。利用夾持裝置固定紙傳感器，采用DT-5302四線低電阻測量儀作為檢測儀器，檢測時(shí)調(diào)至電阻檔。測試時(shí)取1 μL樣品滴至紙傳感器上進(jìn)行測定，樣品滴加在傳感器上會(huì)形成一個(gè)直徑約為0.5 cm的濃縮、飽和的區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域放置兩個(gè)銅片電極，檢測電阻變化。記錄測量區(qū)域的起始電阻值與加樣5 min內(nèi)的最大電阻值，兩者的差值記為ΔR，以此作為電阻對(duì)抗原濃度的信號(hào)響應(yīng)的度量，衡量免疫反應(yīng)前后紙傳感器導(dǎo)電性的變化。3 結(jié)果與討論

3.1 SWCNTs的電鏡表征

由于SWCNTs的生物相容性及其在溶劑中的分散穩(wěn)定性較差，常需要對(duì)SWCNTs進(jìn)行生物功能化改性[11]，在碳納米管表面包裹具有生物相容性的聚合物，是一種在碳管表面固定生物分子的一種有效手段[12]。F108是一種生物相容性好的高分子聚合物，其不僅可以防止碳納米管的聚集，而且可以為進(jìn)一步的生物分子功能化提供有效位點(diǎn)，保持抗體的生物構(gòu)型及活性，對(duì)抗體起到一定的保護(hù)作用[13]。

利用透射電鏡（TEM）觀察分散前后SWCNTs的微觀形貌。如圖1a所示，最初的碳管比較長且相互纏繞，表面存在金屬催化劑及無定形碳等雜質(zhì)。從圖1b可見，SWCNTs在F108溶液中呈現(xiàn)單根或小管束的分散狀態(tài)，分散的碳管直徑約為5 nm，碳管均勻分散在懸浮液中， 并且不再呈現(xiàn)聚集狀，成為均勻、穩(wěn)定的碳管分散液。

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陳學(xué)梅， 謝愛娟， 孔 泳， 楊艷偉， 丁小峰， 周 民. 分析化學(xué)， 2013， 41（8）： 1199-1203

11 Lee J U， Huh J， Kim K H， Park C， Jo W H. Carbon， 2007， 45（5）： 1051-1057

12 Li J， Xiao L T， Zeng G M， Huang， G H， Shen G L， Yu R Q. Anal. Biochem.， 2003， 321（1）： 89-95

13 GONG Hou-Jian. Aggregation Behavior of Different Structure Block Polyether and Dispersion Effect for Single-walled Carbon Nanotubes， Shandong University Doctoral Thesis， 2011

篇4

(黑龍江農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154007 )

【摘要】本論文采用化學(xué)鍍層法制備了摻雜銀納米粒子類金剛石碳膜的SERS活性基底，并通過對(duì)探針分子4-ATP的檢測證實(shí)了所制備的基底具有較強(qiáng)的增強(qiáng)活性，該材料將在SERS光譜和電化學(xué)分析方法聯(lián)用方面擁有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞 4-ATP；銀納米粒子；類金剛石碳膜

摻雜金屬納米粒子的碳薄膜材料是目前碳膜材料研究的熱點(diǎn)之一[1]。銀、金等金屬納米粒子除具有良好的催化能力外，也具有很好地SERS活性，因此研究金屬納米粒子摻雜的碳薄膜材料將在SERS光譜研究領(lǐng)域產(chǎn)生一些新的應(yīng)用[2]。本文采用化學(xué)鍍層法在類金剛石薄膜上摻雜銀納米粒子并對(duì)其SERS活性進(jìn)行了研究。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1　試劑與儀器

對(duì)氨基硫酚（4-aminothiophenol ，4-ATP) 購至Aldrich公司。硝酸銀、氨水、甲醛、無水乙醇均為分析純。所用玻璃儀器均經(jīng) H2SO4/K2Cr2O7 洗液充分浸泡處理，使用前用超純水洗凈并烘干。

制備碳薄膜的真空蒸鍍?cè)O(shè)備為瑞士 BAL-TEC 公司制造的 CED050 碳蒸鍍?cè)O(shè)備。Renishaw-2000 型共聚焦拉曼光譜儀。

1.2　類金剛石碳膜活性基底的制備

將1cm×1cm玻璃片放入 piranha 溶液（98% H2SO4:30% H2O2=7:3（V：V）；（注意：Piranha 溶液是強(qiáng)氧化劑，使用時(shí)要倍加小心?。┲兄蠓?0 min, 隨后用超純水沖洗干凈，再依次用無水乙醇、超純水超聲清洗各15 min，氮?dú)獯蹈?。蒸鍍碳膜時(shí)，蒸鍍前在室溫條件下通入 Ar 氣，氣體流量為 0.5 mL/min，蒸鍍時(shí)真空優(yōu)于10-2mbar, 碳線預(yù)熱時(shí)間為 30 s，靶基距為 55 mm。制備出類金剛石碳膜活性基底。

1.3　摻雜銀納米粒子的類金剛石薄膜活性基底的制備

采用化學(xué)沉積法制備銀化學(xué)鍍層[3]。獲得摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底及覆蓋在玻璃片上的銀鏡基底。

1.4　具有SERS活性的探針分子的自組裝

SERS 測量使用 4-ATP為探針分子。將摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底和覆蓋玻璃片上的銀鏡基底浸入到4-ATP溶液中，浸泡3 h后取出，在空氣中蒸干。

2　結(jié)果與討論

2.1　類金剛石碳膜的SERS活性探究

從類金剛石碳膜和吸附有4-ATP的類金剛石碳膜的拉曼譜圖（圖1）可以看到，兩個(gè)譜圖非常相似，都顯示出了類金剛石碳膜的1550 cm-1和1360 cm-1特征光譜,圖1b在1120cm-1處有一峰，源于含氫的C=C鍵的振動(dòng)。

另外，從圖1b中并沒有觀察到4-ATP的拉曼特征譜線，可以推斷出類金剛石碳膜對(duì)探針分子4-ATP并不表現(xiàn)SERS活性，只有摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底才表現(xiàn)出探針分子的特征譜圖。

圖1　（a）類金剛石碳膜和（b）吸附有4-ATP（10-2 mol/L）的類金剛石碳膜的拉曼譜圖

激光功率為25mW,100%；積分時(shí)間為10s．

2.2　摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底的SERS活性探究

為了更好的說明摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底的SERS活性，將摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底和銀鏡基底上吸附的4-ATP譜圖進(jìn)行對(duì)比分析（圖2）。從圖中很容易的發(fā)現(xiàn)摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底上在1582，1438，1145 cm-1（b2振動(dòng)模式）和1078 cm-1（a1振動(dòng)模式）處的拉曼信號(hào)要明顯的強(qiáng)于銀鏡基底上的拉曼信號(hào)，這說明增強(qiáng)很可能是由于納米結(jié)構(gòu)薄膜中的Ag-C界面引起碳膜基底上銀沉積的形狀和堆積方式發(fā)生變化，使碳膜基底與銀鏡基底上的銀納米粒子形貌不同產(chǎn)生的。

（a）摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底，[4-ATP]= 10-5 M （b）銀鏡基底；（c）為（a）與（b）之間的差別圖；(激光功率為25 mW,1 %；累計(jì)時(shí)間為5 s)．

另外，圖2a中也觀察到了一些新的信號(hào)峰，如1508 cm-1（C-C鍵的伸縮振動(dòng)），1121 cm-1（含氫的C=C鍵的振動(dòng)）等，這些峰的出現(xiàn)很有可能歸因于4-ATP吸附在裸的類金剛石碳膜的SERS活性。當(dāng)然，這些性質(zhì)也很可能是由于銀納米粒子摻雜到類金剛石碳膜表面，使得薄膜中的碳膜表面結(jié)構(gòu)發(fā)生微小變化所引起的。

3　結(jié)論

本論文采用化學(xué)鍍層法制備了摻雜銀納米粒子類金剛石碳膜的SERS活性基底，并通過對(duì)探針分子4-ATP的檢測證實(shí)了所制備的基底具有較強(qiáng)的增強(qiáng)活性。通過活性基底和銀鏡基底上的拉曼信號(hào)強(qiáng)度的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)4-ATP在摻雜銀納米粒子的類金剛石碳膜活性基底上的SERS活性要明顯強(qiáng)于其在銀鏡基底上的信號(hào)強(qiáng)度，并且出現(xiàn)一些新的特征峰，這些性質(zhì)很可能是由納米結(jié)構(gòu)薄膜中的Ag-C界面所引起的。

參考文獻(xiàn)

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篇5

自從1960年發(fā)現(xiàn)導(dǎo)電聚合物以來，導(dǎo)電聚合物如聚苯胺、聚吡咯和聚噻吩受到了國內(nèi)外研究者的極大關(guān)注［1］。聚苯胺一維納米材料由于具有導(dǎo)電性高、比表面積大、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)而受到關(guān)注，被認(rèn)為在傳感器、儲(chǔ)氫材料、場發(fā)射材料、閃光電弧焊和數(shù)字記憶存儲(chǔ)領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景［2-5］。與聚苯胺納米纖維不同的是，聚苯胺納米棒與納米管的形成需要特定的模板［6］，典型的聚苯胺納米棒的直徑為100～200nm。聚苯胺納米棒/納米管通常在如醋酸、十二烷基水楊酸、水楊酸、磺基水楊酸和樟腦酸［6］等弱酸水溶液條件下產(chǎn)生。眾所周知，純的聚苯胺存在不可忽視的缺陷，如不易溶解、加工困難等，這給實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用帶來了很多不便，而聚苯胺經(jīng)有機(jī)磺酸摻雜后溶解和加工性能都得到較大的改善［7-12］。本文以磺基水楊酸為摻雜酸，以苯胺為單體，過硫酸銨為氧化劑，在水溶液中進(jìn)行苯胺的單體氧化聚合，通過控制n(單體)/n(摻雜酸)，得到形貌規(guī)整的納米棒材料，并通過多種表征方法研究納米棒的性質(zhì)。

2實(shí)驗(yàn)

2．1聚苯胺納米棒的制備

苯胺(aniline)，分析純，成都科龍化工試劑廠生產(chǎn)，二次蒸餾后使用;過硫酸銨(APS)、磺基水楊酸(SSA)均為分析純，廣東西隴化工試劑廠生產(chǎn)。5mmol苯胺單體與一定量的SSA(2．5、1、0．67、0．5mmol)用蒸餾水配成0．2mol/L的水溶液，20℃恒溫水浴攪拌30min;5mmolAPS用蒸餾水配成0．25mol/L的水溶液;將部分的APS水溶液加入到單體溶液中磁力攪拌1min，然后加入剩余的氧化劑，在無攪拌下反應(yīng)12h;產(chǎn)物經(jīng)過濾后，60℃真空干燥24h。其中苯胺單體與SSA的摩爾比分別為2、5、7．5、10，分別記為PANI-2、PANI-5、PANI-7．5和PANI-10。

2．2材料的表征

用美國尼高力公司的360智能型FT-IR紅外光譜儀進(jìn)行紅外光譜分析，采用KBr壓片法，掃描范圍為400～4000cm－1;用荷蘭飛利浦X’PertproMPDXRD粉末衍射儀進(jìn)行XRD分析;電化學(xué)測試在CHI660B上采用三電極體系，電解液為2mol/L的H2SO4;循環(huán)伏安法掃描電位為－0．2～1V，掃描速率為50mV/s;電化學(xué)阻抗測試頻率為0．01～10kHz，掃描電位為0．01V，交流振幅為5mV;用CN61M/KDY-4型四探針儀測試樣品的電導(dǎo)率，在壓片機(jī)上15MPa壓力下壓成直徑為2．5cm的圓形試樣;用FESEM(FEINovaSEM230)，F(xiàn)ETEM(FEITecnaiG2)分析樣品的形貌。

3結(jié)果與討論

3．1FT-IR分析

圖1為不同反應(yīng)時(shí)間下獲得的PANI中間體的紅外譜圖。圖2為溶液的pH值隨時(shí)間的變化曲線。從圖1可以看出在反應(yīng)初期得到的前驅(qū)體具有類似吩嗪的結(jié)構(gòu)，其中反應(yīng)5和30min時(shí)紅外譜圖中1622cm－1對(duì)應(yīng)于前驅(qū)體中類似吩嗪結(jié)構(gòu)的CC吸收峰，1445、1414cm－1與類似吩嗪結(jié)構(gòu)中的雜環(huán)有關(guān)，864和845cm－1則與吩嗪結(jié)構(gòu)低聚物中1，2，4三取位有關(guān)。反應(yīng)2h后1622cm－1吸收峰消失，1445、1414cm－1吸收峰強(qiáng)度減弱;1580、1500cm－1的吸收峰分別為NQN及N—B—N(Q為醌環(huán)，B為苯環(huán))的CC吸收峰;1297及1148cm－1分別對(duì)應(yīng)于N—B—N中C—N及NQN結(jié)構(gòu)中的極化子CN+的特征峰;1040和1022cm－1為磺酸根離子中OSO的特征峰;1240及825cm－1分別為極子化C—N+及苯環(huán)對(duì)位取代C—H的面內(nèi)振動(dòng)吸收峰，表明聚合物鏈中結(jié)構(gòu)單元主要以頭尾相接的方式形成聚合物［8，9］。圖2的pH值隨時(shí)間變化曲線分為3段:在0～25min(pH值＞2．5)，pH值迅速下降反應(yīng)，這一階段主要生成低聚物，25～90min(pH值＜2．5)，pH值緩慢下降，這一階段部分低聚物質(zhì)子化繼續(xù)鏈增長;1．5h后溶液的pH值基本不變，表明反應(yīng)基本完成，因此2h的后外譜圖和12h的相似。Fig2pHvalueprofileversustimefordifferentPANI-SSA

3．2XRD及電導(dǎo)率分析

圖3為不同n(苯胺)/n(SSA)時(shí)聚苯胺的XRD衍射圖，當(dāng)n(苯胺)/n(SSA)為2、5、7．5、10時(shí)，出現(xiàn)聚苯胺的兩個(gè)特征峰2θ=25．2、20．0°，分別對(duì)應(yīng)于摻雜態(tài)晶態(tài)和非晶態(tài)特征峰。圖4為不同反應(yīng)時(shí)間下PANI-5產(chǎn)物的XRD圖，反應(yīng)5及30min時(shí)在2θ=6．3、18．5、19．7、23．4、25．7、26．6°出現(xiàn)吸收峰，結(jié)合FT-IR分析，這些吸收峰可能為吩嗪類結(jié)構(gòu)低聚物的特征峰。反應(yīng)初期苯胺單體先形成結(jié)晶性的吩嗪類低聚物，由于溶解度低而從溶液中沉淀出來并成為納米棒生長的模板［7］。反應(yīng)12h后吩嗪類低聚物的吸收峰消失，同時(shí)在2θ=25．2、20．0°出現(xiàn)聚苯胺的特征吸收峰。圖4n(苯胺)/n(SSA)為5時(shí)不同反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)物的XRD圖Fig4XRDpatternsatdifferenttimeforPANI-SSAwithn(aniline)/n(SSA)=5圖5為PANI-SSA的導(dǎo)電率隨n(苯胺)/n(SSA)比的變化，當(dāng)摩爾比為2、5、7．5、10時(shí)，導(dǎo)電率分別為1．43、8．13×10－1、1．20×10－1，5．71×10－2S/cm。表明PANI-SSA的導(dǎo)電率隨n(SSA)/n(苯胺)的增大而增大。Wei等研究表明這與摻雜度有關(guān)［10］。圖5不同n(苯胺)/n(SSA)時(shí)的聚苯胺的導(dǎo)電率Fig5ConductivityofPANI-SSAatdifferentn(aniline)/n(SSA)ratio

3．3電化學(xué)分析

圖6是不同n(苯胺)/n(SSA)的PANI-SSA的循環(huán)伏安曲線。在2mol/L的硫酸介質(zhì)中采用三電極體系研究PANI-SSA的電化學(xué)性質(zhì)，低電位處(0～0．3V)的A1/C1對(duì)應(yīng)于全還原態(tài)/本征態(tài)的一對(duì)氧化還原峰;在高電位(0．7～0．9V)處的A3/C3則對(duì)應(yīng)于本征態(tài)/全還原態(tài)的氧化還原峰;而A2/C2(0．5～0．6V)氧化還原峰一般認(rèn)為與低聚物的氧化還原降解有關(guān)。PANI-SSA材料的氧化峰隨n(苯胺)/n(SSA)的增大向正電位方向移動(dòng)，而還原電位向負(fù)電位方向移動(dòng)，這可能與摻雜度有關(guān)，摻雜度高有利于鏈中電子的離域和傳遞，降低了PANI的氧化還原電位。各峰的強(qiáng)度的差別可能與材料的導(dǎo)電性的大小有關(guān)［11］。圖62mol/L硫酸中不同PANI-SSA的伏安曲線Fig6C-VcurvesofPANI-SSAin2mol/LH2SO4圖7為不同n(苯胺)/n(SSA)的PANI-SSA的Nyquist曲線。高頻區(qū)均由單一容抗弧組成，表明電極過程為電化學(xué)控制過程，曲率半徑隨n(苯胺)/n(SSA)的增大而增大，表明電化學(xué)阻抗隨n(苯胺)/n(SSA)的增大而增大，這可能與材料的導(dǎo)電性和摻雜度有關(guān)。

3．4PANI-SSA結(jié)構(gòu)分析及納米棒形成機(jī)理

圖8為不同n(苯胺)/n(SSA)時(shí)的聚苯胺的SEM圖像。圖9為PANI-10((a)和(b))和PANI-5((c)和(d))的聚苯胺的TEM圖像。結(jié)合圖9可以看出所合成的PANI-SSA的形貌為納米棒狀結(jié)構(gòu)，典型的納米棒的直徑為100～200nm，長度為400～700nm，圖9(d)表明聚苯胺納米棒表面粗糙，覆蓋了1層10～25nm厚的納米顆粒。Cosmin等［7］研究表明這層納米級(jí)的顆粒沉積發(fā)生在溶液的pH值＜2．5時(shí)，并且能夠顯著地提高導(dǎo)電性。PANI-SSA納米棒的可能的形成機(jī)理是:當(dāng)n(苯胺)/n(SSA)＜1時(shí)形成苯胺磺酸鹽，n(苯胺)/n(SSA)為10、7．5、5、2時(shí)溶液的pH值分別為5．6、5．35、4．90、4．16，苯胺分子與苯胺陽離子的平衡常數(shù)為PKa為4．6，此時(shí)苯胺分子與苯胺陽離子共存。初始階段苯胺分子先氧化形成含吩嗪單元的低聚物(圖10)，由于它在溶液中的溶解度低形成針狀的結(jié)晶，當(dāng)溶液的pH值＜2．5時(shí)，低聚物質(zhì)子化為成核中心，成為納米棒生長的模板。溶液pH值＞2．5時(shí)納米棒的形成占主導(dǎo)，pH值＜2．5時(shí)納米粒子大量形成，并沉積在納米棒表面上形成1層10～30nm厚的納米顆粒，從而提高了材料的導(dǎo)電性［12］。

篇6

關(guān)鍵詞:化學(xué)需氧量;環(huán)境監(jiān)測;綜述

化學(xué)需氧量(COD)是評(píng)價(jià)水體污染的重要指標(biāo)之一。COD測定的主要方法有高錳酸鹽指數(shù)法(GB11892-89)和重鉻酸鉀氧化法(GTB11914-89)。高錳酸鹽指數(shù)法適用于飲用水、水源水和地面水的測定。重鉻酸鉀氧化法(CODCr)適用于工業(yè)廢水、生活污水的測定,但此法要消耗昂貴的硫酸銀和毒性大的硫酸汞,造成嚴(yán)重的二次污染,且加熱消解時(shí)間長、耗能大,缺點(diǎn)十分明顯,已不適應(yīng)我國環(huán)境保護(hù)發(fā)展的需求。為此,人們從不同方面進(jìn)行了改進(jìn)。

1標(biāo)準(zhǔn)法的改進(jìn)

1.1消解方法的改進(jìn)

為縮短傳統(tǒng)的回流消解時(shí)間,早期進(jìn)行的工作包括密封消解法、快速開管消解法、替代催化劑的選擇等;近期的工作主要包括采用微波消解法、聲化學(xué)消解法、光催化氧化法等新技術(shù)。

1.1.1替代催化劑的研究重鉻酸鉀法所用的催化劑Ag2SO4價(jià)格昂貴,分析成本高。因此,畢業(yè)論文研究Ag2SO4的替代物,以求降低分析費(fèi)用有一定的實(shí)用性。如以MnSO4代替Ag2SO4是可行的,但回流時(shí)間仍較長。Ce(SO4)2與過渡金屬混合顯示出很好的協(xié)同催化效應(yīng),如以MnSO4-Ce(SO4)2復(fù)合催化劑代替Ag2SO4[1],測定廢水COD,不但可降低測定費(fèi)用,還可降低溶液酸度和縮短分析時(shí)間,與重鉻酸鉀法無顯著差異。

1.1.2微波消解法如微波消解無汞鹽光度法測定COD;微波消解光度法快速測定COD;無需使用HgSO4和Ag2SO4測定COD的微波消解法;氧化鉺作催化劑微波消解測定生活污水COD等。Ramon[2]等采用聚焦微波加熱常壓下快速消解測定COD。

與標(biāo)準(zhǔn)回流法相比,微波消解時(shí)間從2h縮短到約10min,且消解時(shí)無需回流冷卻用水,耗電少,試劑用量大大降低,一次可完成12個(gè)樣品的消解,減輕了銀鹽、汞鹽、鉻鹽造成的二次污染[3]。專著[4]對(duì)此作了較全面的總結(jié)。

1.1.3聲化學(xué)消解法盡管微波消解時(shí)間短,但消解完后要等消解罐冷卻至室溫仍需一定時(shí)間。而超聲波消解方便,設(shè)備簡單,且不受污染物種類及濃度的限制,近年來已有一些應(yīng)用研究[5]。鐘愛國[6]使用自制的聲化學(xué)反應(yīng)器對(duì)不同水樣進(jìn)行了聲化學(xué)消解試驗(yàn),提高了分析效率,減少了化學(xué)試劑用量,COD測定范圍150mg·L-1～2000mg·L-1,標(biāo)準(zhǔn)偏差≤615%,加標(biāo)回收率96%～120%。超聲波消解時(shí),超聲波輻射頻率和聲強(qiáng)是兩個(gè)重要的影響因素。試驗(yàn)表明,超聲波輻射標(biāo)準(zhǔn)水樣30min時(shí),低頻(20kHz)、適當(dāng)高的聲強(qiáng)(80W·cm-2)有利于水樣的完全消化。

1.1.4光催化氧化法紫外光氧化快速、高效,在常溫常壓下進(jìn)行,不產(chǎn)生二次污染,因此對(duì)水和廢水分析的優(yōu)勢特別突出。近幾年來,半導(dǎo)體納米材料作為催化劑消除水中有機(jī)污染物的方法已引起了人們的廣泛關(guān)注。當(dāng)用能量等于或大于半導(dǎo)體禁帶寬度(312eV)的光照射半導(dǎo)體時(shí),可使半導(dǎo)體表面吸附的羥基或水氧化生成強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(·OH),從而使水中的有機(jī)污染物氧化分解。艾仕云等[7]提出納米ZnO和KMnO4協(xié)同氧化體系,并據(jù)此建立了測定COD的方法,所得結(jié)果的可靠性和重現(xiàn)性與標(biāo)準(zhǔn)法相當(dāng)。他們還使用K2Cr2O7氧化劑、納米TiO2光催化劑測定COD[8]。通過光催化還原K2Cr2O7生成的Cr3+濃度變化,可以獲得樣品的COD值。但反應(yīng)仍需恒溫?cái)嚢?反應(yīng)液需離心過濾。操作煩瑣,且不能在線快速分析。

1.2測定方法的改進(jìn)

1.2.1分光光度法分光光度法測定COD是在強(qiáng)酸性溶液中過量重鉻酸鉀氧化水中還原性物質(zhì),Cr6+還原為Cr3+,英語論文利用分光光度計(jì)測定Cr6+或Cr3+來實(shí)現(xiàn)COD值測定。Inaga等以Ce(SO4)2作氧化劑,加熱反應(yīng)后測定吸光度,計(jì)算出COD值。Konno使用自制的比色計(jì)與PC機(jī)相聯(lián)測定COD,所得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)法基本一致。光度法測得COD值快速、準(zhǔn)確、成本低等。目前,國內(nèi)外不少COD快速測定儀均是基于光度法原理。如美國HACH公司制造的COD測定儀是美國國家環(huán)保局認(rèn)可的COD測量方法。

1.2.2電化學(xué)分析法

(1)庫侖法庫侖法是我國測定COD的推薦方法,該法利用電解產(chǎn)業(yè)的亞鐵離子作庫侖滴定劑進(jìn)行庫侖滴定,根據(jù)消耗的電量求得剩余K2Cr2O7量,從而計(jì)算出COD。廣州怡文科技有限公司和中國環(huán)境監(jiān)測總站研制的EST22001COD在線自動(dòng)監(jiān)測儀,采用庫侖滴定原理,測量范圍5mg/L～1000mg/L;測量時(shí)間30min～60min,測量誤差≤±5%FS;重復(fù)誤差≤±3%FS,與手動(dòng)分析具有很好的相關(guān)性。

(2)電解法此法既不外加氧化劑,也不加熱消解水樣,而是利用電化學(xué)原理直接測量水中有機(jī)物的含量,是COD測定方法的突破。方法原理基于特殊電極電解產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)具有很強(qiáng)的氧化能力,可同步迅速氧化水中有機(jī)物,較難氧化的物質(zhì)(如煙酸、吡啶等)也均能被·OH氧化。羥基自由基被消耗的同時(shí),工作電極上電流將產(chǎn)生變化。當(dāng)工作電極電位恒定時(shí),電流的變化與水中有機(jī)物的含量成正比關(guān)系,通過計(jì)算電流變化便可測量出COD值。作者在這方面作了一些探索工作,取得了初步的結(jié)果[9,10]。由于水樣不需消解,極大縮短了分析流程,還克服了傳統(tǒng)方法中“二次污染”的問題。目前,這類儀器代表產(chǎn)品是德國LAR公司的Elox100A型COD在線自動(dòng)監(jiān)測儀h[11]。儀器測量范圍從1mg/L～10000mg/L,最大可到100000mg/L,測量周期2min～6min。此儀器在歐美各國已得到較廣泛的應(yīng)用,在我國也獲得國家質(zhì)量監(jiān)督檢疫總局計(jì)量器具型式批準(zhǔn)證書。

(3)其他電化學(xué)分析法Dugin[12]提出以Ce(SO4)2為氧化劑,利用pH電極和氧化還原電極直接測定電勢從而測定COD值的方法。Belius2tiu[13]以兩種不同的玻璃電極組成電池,通過直接測定電池電動(dòng)勢,對(duì)水樣中COD值進(jìn)行測定。趙亞乾[14]以一定比例的反應(yīng)溶液回流10min后,冷卻稀釋,用示波器指示終點(diǎn)進(jìn)行示波電位滴定測定COD。

Westbroek等[15]提出Pt-Pt/PbO2旋轉(zhuǎn)環(huán)形圓盤電極多脈沖電流分析法,通過電化學(xué)方法產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑,碩士論文有機(jī)污染物在圓盤電極表面直接氧化或與產(chǎn)生的氧化物質(zhì)反應(yīng)而間接被轉(zhuǎn)化。伏安計(jì)時(shí)電流法和多脈沖計(jì)時(shí)電流法測COD,可在幾秒中獲得結(jié)果,而且可以在線監(jiān)測。形成的強(qiáng)氧化媒介可使工作電極表面保持清潔。但方法檢測限較高,不適合地表水或輕度污染水的測定。但德忠等[16]提出混合酸消解和單掃描極譜法快速測COD的方法。該法基于用單掃描極譜法測定混合酸(H3PO4-H2SO4)消解體系中過量的Cr6+,從而間接測定COD?；旌纤嵯饣亓鲿r(shí)間只需15min。Venkata等[17]使用示差脈沖陽極溶出伏安法(DPASV)進(jìn)行電化學(xué)配位滴定確定有機(jī)金屬絡(luò)合物的絡(luò)合能力,從而測定COD。

.2.3化學(xué)發(fā)光法根據(jù)重鉻酸鉀消解廢水后其最終還原產(chǎn)物Cr3+濃度與COD值成正比關(guān)系,以及在堿性條件下,Luminol-H2O2-Cr3+體系產(chǎn)生很強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光的原理,文獻(xiàn)[18,19]提出一種用光電二極管做檢測器測定水體化學(xué)需氧量的新方法。

1.2.4紫外吸收光譜法紫外吸收光譜法是通過測量水樣中有機(jī)物的紫外吸收光譜(一般用254nm波長),直接測定COD。已有工作表明,不少有機(jī)物在紫外光譜區(qū)有很強(qiáng)的吸收,在一定的條件下有機(jī)物的吸光度與COD有相關(guān)性,利用這種相關(guān)性可直接測定COD。這種方法不像COD、總有機(jī)碳(TOC)方法那樣明確,但在特定水體中有極高的相關(guān)性,也能真實(shí)反映有機(jī)物含量。基于紫外吸收原理測定COD的儀器已有生產(chǎn)。這類方法均不需添加任何試劑、無二次污染、快速簡單,但前提條件是水質(zhì)組成必須相對(duì)穩(wěn)定。此方法在日本已是標(biāo)準(zhǔn)方法,但在歐美各國尚未推廣應(yīng)用,在我國尚需開展相關(guān)的研究。

2自動(dòng)在線分析技術(shù)

流動(dòng)分析(FA)用于水樣COD的測定可將樣品消解和測定實(shí)現(xiàn)一體化,留學(xué)生論文使整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)在線化、自動(dòng)化。Korinaga[20]提出以Ce(SO4)2為氧化劑,采用空氣整段間隔連續(xù)流動(dòng)分析法對(duì)環(huán)境水樣中的COD進(jìn)行測定,采樣頻率達(dá)90次/h,但需特制的閥,且管長達(dá)18m。陳曉青等[21]提出測定COD的流動(dòng)注射停流法,系統(tǒng)以微機(jī)控制蠕動(dòng)泵的啟停,并記錄分光光度計(jì)檢測到的信號(hào)。由于停流技術(shù)的引入,解決了慢反應(yīng)中樣品的過度分散問題。

Cuesta等[22]提出COD的微波消解火焰原子吸收光譜-流動(dòng)注射分析法。用微波加熱消解樣品,未被樣品中有機(jī)物質(zhì)還原的Cr6+保留在陰離子交換樹脂上,Cr6+經(jīng)洗脫后用火焰原子吸收光譜法測定。這種方法在檢測中沒有基體效應(yīng)的影響。

盡管流動(dòng)注射分析的優(yōu)勢突出,但仍免不了傳統(tǒng)加熱方式。為了提高在線消解效率,不得不加長反應(yīng)管或采用停留技術(shù),這又導(dǎo)致分析周期延長或低的采樣頻率。醫(yī)學(xué)論文微波在線消解效果雖好,但去除產(chǎn)生的氣泡使流路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。但德忠等[23]將流動(dòng)注射和紫外光氧化技術(shù)引入高錳酸鹽指數(shù)的測定中,建立了紫外光催化氧化分光光度法測定高錳酸鹽指數(shù)的流動(dòng)分析體系,并對(duì)多種標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(葡萄糖、鄰苯二甲酸氫鉀、草酸鈉等)進(jìn)行了研究,反應(yīng)僅需約115min,回收率8310%～11110%,檢測限為016mg/L。用此方法成功測定了COD質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)(QCSPEX-PEM-WP)和英格蘭普利茅斯Tamar河水樣品。

Yoon-Chang[24]將光催化劑二氧化鈦鋪助紫外光消解與流動(dòng)分析技術(shù)聯(lián)用測定化學(xué)耗氧量,獲得了好的相關(guān)性。李保新等[25]把化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)和流動(dòng)分析法結(jié)合測定高錳酸鹽指數(shù),有機(jī)物在室溫條件下發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng),KMnO4還原為Mn2+并吸附在強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂微型柱上,同時(shí)過量的MnO-

4通過微型柱廢棄。吸附在微型

柱上的Mn2+被洗脫出來使用H2O2發(fā)光體系檢測。若換用職稱論文重鉻酸鐘氧化劑,在酸性條件下,重鉻酸鉀還原生成的Cr(Ⅲ)催化Luminol-H2O2體系產(chǎn)生強(qiáng)的化學(xué)發(fā)光可測定COD。該方法已用于地表水樣COD的測定。

基于流動(dòng)技術(shù),綜合電化學(xué)技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、自動(dòng)測量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代光機(jī)電技術(shù)研制的COD在線監(jiān)測儀,一般包括進(jìn)樣系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四部分。進(jìn)樣系統(tǒng)由輸液泵、定量管、電磁閥、管路、接口等組成,完成對(duì)水樣的采集、輸送、試劑混合、廢液排除及反應(yīng)室清洗等功能;反應(yīng)系統(tǒng)主要有加熱單元或(和)反應(yīng)室,完成水樣的消解和的反應(yīng);檢測系統(tǒng)包括單片機(jī)(或工控機(jī))、時(shí)序控制和數(shù)據(jù)處理軟件、鍵盤和顯示屏等,完成在線全過程的控制、數(shù)據(jù)采集與處理、顯示、儲(chǔ)存及打印輸

參考文獻(xiàn):

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篇7

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篇8

關(guān)鍵詞：石墨烯； 金納米棒； 過氧化氫； 生物傳感器

1引言

過氧化氫（H2O2，雙氧水）作為氧化劑、還原劑和催化劑在工業(yè)、環(huán)境、制藥、食品分析和臨床診斷等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。醫(yī)學(xué)上用雙氧水（3%左右或更低，wV）作消毒劑；在食品行業(yè)中，雙氧水作為生產(chǎn)加工助劑，應(yīng)用于飲料、乳品、啤酒等生產(chǎn)過程中，但雙氧水的過量使用會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響[1]。因此，構(gòu)建簡單、靈敏的H2O2檢測方法，對(duì)H2O2含量的精確測量具有重要意義。目前，檢測低含量雙氧水的主要方法有化學(xué)發(fā)光法[2]、熒光法[3]、分光光度法[4]及電化學(xué)分析法[5]等。電化學(xué)方法由于操作簡單、靈敏度較高、快速而廣泛受到重視。已有許多文獻(xiàn)報(bào)道辣根過氧化物酶（HRP）修飾的電化學(xué)生物傳感器對(duì)H2O2的檢測[6，7]。另外也有報(bào)道一些蛋白質(zhì)如過氧化物大豆酶、血色素、肌球素[8]用于H2O2的測定，而關(guān)于無酶的H2O2傳感器的報(bào)道甚少。

石墨烯是單層碳原子緊密堆積形成的二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的晶體，石墨晶體薄膜的厚度只有0.335 nm，其獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)及化學(xué)性質(zhì)[9]，因其優(yōu)異的電子轉(zhuǎn)移性能和大的比表面積而用于電化學(xué)生物傳感器[10]。但石墨烯片層間存在痧共軛和較大的范德華力，容易堆積和聚集，這給石墨烯的研究和應(yīng)用帶來了極大的困難。為了克服這個(gè)問題，對(duì)其進(jìn)行有效的功能化修飾尤其重要。聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一種水溶性高分子化合物，具有膠體保護(hù)作用、成膜性、粘結(jié)性、吸濕性、增溶或凝聚作用，但其最具特色的是其優(yōu)異的溶解性能及生理相容性。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道PVP保護(hù)的石墨烯納米片膠體溶液在水、乙醇和二甲基甲酰胺中展現(xiàn)了高的溶解性和穩(wěn)定性[11]。

納米金具有大的比表面積，優(yōu)異的光學(xué)性能，良好的生物兼容性，同時(shí)具有良好的導(dǎo)電性，能有效提高電子傳輸速率[12]。金納米棒是納米金的一種形式，其具有比球形金納米粒子更好的性能。球形金納米粒子在520 nm處產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸收帶，而金納米棒則出現(xiàn)兩個(gè)吸收帶：橫向表面等離子共振吸收峰（520 nm）和縱向表面等離子共振吸收峰（>600 nm，從可見光區(qū)到近紅外光區(qū)），縱向表面等離子共振吸收對(duì)周圍介電性質(zhì)的改變反應(yīng)更加靈敏，并且靈敏度隨縱橫比的增大而增加[13]。目前，已經(jīng)報(bào)道了多種金納米粒子修飾的石墨烯傳感器[14，15]，但基于金納米棒修飾的石墨烯傳感器尚未見報(bào)道。本研究利用靜電引力自組裝，將帶正電荷的金納米棒（AuNRs）吸附負(fù)載在帶負(fù)電荷的PVP保護(hù)的石墨烯（PVPGNs）表面上，形成PVPGNsAuNRs復(fù)合物?；赑VPGNsAuNRs復(fù)合物，發(fā)展了一種新型的無酶型電化學(xué)傳感器用于H2O2的檢測。此傳感器制備簡單，對(duì)H2O2的電催化還原性能好，檢出限低，靈敏度高，抗干擾性好。2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器與試劑

3結(jié)果與討論

3.1PVPGNsAuNRs納米復(fù)合材料的表征

將所制得的PVPGNs和金納米棒（AuNRs）的形貌分別用透射電鏡（TEM）表征，如圖1所示。所得PVPGNs片層薄且比表面積較大，其極薄的尺寸引起形變，導(dǎo)致了其如皺褶一樣的形貌。所合成的金納米棒形狀和尺寸都比較均勻，長徑比為3.5。CTAB保護(hù)的金納米棒在水中分散性好而且非常穩(wěn)定，未發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，金納米棒任意地分布在銅網(wǎng)上。

[TS（][HT5”SS]圖1金納米棒和PVPGNs的TEM圖

Fig.1TEM images of goldnanorods （AuNRs） （a） and poly graphene （PVPGNs）（b）[HT5][TS）]

由于石墨烯和金納米棒在紫外可見光區(qū)都有特征吸收峰，因此紫外可見吸收光譜可用于監(jiān)控該復(fù)合物的合成情況。將所得到的PVPGNs， AuNRs和PVPGNsAuNRs分別用紫外分光光度計(jì)表征，如圖2所示。石墨烯在260 nm左右有吸收峰（如圖2a所示），表明肼還原后石墨烯的電子共軛結(jié)構(gòu)的恢復(fù)。金納米棒在紫外可見光譜有兩個(gè)吸收帶：橫向表面等離子共振吸收峰和縱向表面等離子共振吸收峰。隨著縱橫比的增大，縱向表面等離子共振吸收峰會(huì)加強(qiáng)，且吸收波長也會(huì)發(fā)生紅移。如圖2b所示，合成的金納米棒在510和700 nm處有等離子體共振吸收峰，分別是金納米棒的橫向表面等離子共振吸收峰和縱向表面等離子共振吸收峰。根據(jù)文獻(xiàn)[12]報(bào)道的方法，計(jì)算得到該金納米棒的長徑比是3.5。如圖2c所示，PVPGNsAuNRs復(fù)合物在270，520和700 nm處有紫外可見吸收峰，分別對(duì)應(yīng)的是GNs，AuNRs的橫向表面等離子共振吸收峰和縱向表面等離子共振吸收峰，這表明帶負(fù)電荷的PVP保護(hù)的石墨烯與帶正電荷的金納米棒能夠通過靜電作用結(jié)合。

如圖4所示，比較了AuNRsGCE、PVPGNsGCE和PVPGNsAuNRsGCE不同電極對(duì)H2O2的電催化性能。在未添加H2O2的條件下，3種修飾電極在N2飽和的中性磷酸鹽緩沖液中均沒有電催化性能；當(dāng)電解質(zhì)中加入相同濃度H2O2后，AuNRsGCE、PVPGNsGCE和PVPGNsAuNRsGCE均對(duì)H2O2表現(xiàn)出明顯的電催化還原，但PVPGNsAuNRs電極比AuNRs電極和PVPGNs電極均展現(xiàn)了更大的催化電流，從而證實(shí)了PVPGNsAuNRs對(duì)H2O2的催化還原效應(yīng)是石墨烯和金納米棒的協(xié)同作用所引起的，表明PVPGNsAuNRs納米復(fù)合材料對(duì)H2O2有更好的電催化活性。負(fù)電荷的PVPGNs納米片，使得帶正電的CTAB保護(hù)的金納米棒通過靜電作用吸附負(fù)載在PVPGNs納米片。PVPGNs大的比表面積和高的電子傳遞效率，可以為H2O2在電極表面的還原提供電子傳遞的能力。由于電子導(dǎo)體金納米粒子均勻分散在傳感膜中，以及石墨烯與金棒的緊密接觸而形成了三維電子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而加速了膜中的電荷傳遞，使得H2O2在電極表面的還原得到增強(qiáng)。同時(shí)這些被吸附的金納米棒能夠進(jìn)一步有效提供電子傳遞路徑，并在電極與分析物之間加速電子傳遞時(shí)起到納米微電極的作用，從而使得PVPGNsAuNRs修飾的電極上時(shí)，對(duì)H2O2的電催化還原能力比石墨烯和納米金棒本身顯著增大。

3.4干擾實(shí)驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)加入的回收率

為了證明PVPGNsAuNRs納米復(fù)合材料修飾的電極的選擇性，測試了干擾物尿酸（UA）和抗壞血酸（AA）對(duì)H2O2的干擾情況。圖6為PVPGNsAuNRsGCE在N2飽和的PBS（pH 7.0）中，對(duì)H2O2、UA和AA的電流響應(yīng)曲線。在施加電位為_Symbolm@@_0.40 V時(shí)，該電極對(duì)H2O2有明顯的響應(yīng)電流，加入U(xiǎn)A和AA后，沒有顯示額外的信號(hào)或干擾電流，表明干擾物對(duì)H2O2的測定沒有影響，說明此傳感器具有較好的選擇性和抗干擾能力。

采用標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)4份H2O2的實(shí)際樣品進(jìn)行了加標(biāo)回收測定，結(jié)果見表1。此傳感器對(duì)4份H2O2實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率在95.0%～111.3%之間，比鈀納米粒子碳納米管傳感器[25]測定H2O2實(shí)際樣品的加標(biāo)回收率高。此傳感器與傳統(tǒng)的高錳酸鉀滴定法相比，檢測H2O2的結(jié)果基本一致，表明傳感器可用于實(shí)際樣品的分析。

3.5傳感器的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性

考察了此PVPGNsAuNRs修飾電極的重現(xiàn)性，相同條件下制備的6 支電極對(duì)20 mmolL H2O2進(jìn)行檢測，電化學(xué)信號(hào)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.1%。還考察了該多層膜修飾電極的長期穩(wěn)定性。將修飾電極貯存于4 ℃冰箱內(nèi)，每天取出進(jìn)行測量，結(jié)果表明， 在2 個(gè)月后，電化學(xué)信號(hào)降低5.2%。

篇9

[關(guān)鍵詞] 免疫傳感器; 前列腺特異性抗原; 氨基硅烷化-葡聚糖-四氧化三鐵納米復(fù)合物; 普魯士蘭-納米金; 納米金

[中圖分類號(hào)] R737.25;R730.45 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701(2010)13-81-03

An Immunosensor for Prostate Specific Antigen Based on Aunano-PB,AEAPS-Dextran- Fe3O4 and Aunano

CHENG Ping LI Yan ZHENG Junsong HE Juan FANG Lichao HUANG Hui DENG Jun JIANG Lili

Department of Clinical Laboratory,Third Military Medical University,Chongqing 400038,China

[Abstract] ObjectiveTo design a sensitive amperometric immunosensor for the detection of prostate specific antigen(PSA) based on Aunano-PB nanocomposites,AEAPS-Dextran-Fe3O4 nanocomposites and Aunano modified indium tin oxides(ITO) electrode. MethodsFirst the ITO electrode was modified with Aunano-PB nanocomposites. Then AEAPS-Dextran-Fe3O4 nanocomposite was dropped on the Aunano-PB modified-ITO electrode surface. Finally,Aunano was adsorbed onto the composite surface for immobilizing PSA antibodies. ResultsThe optimal Ph value was 7.0,and incubation time was 10 min. In the optimal conditions,the amperometric immunosensor showed a linear increase in the relative intensity at two PSA concentrations of 0.8 to 20ng/mL and 20 to 170ng/mL with a detection limit of 0.6ng/mL. ConclusionThe amperometric immunosensor established in this study has been demonstrated to besimple and convenient in the detection of PSA,with low detection limit.

[Key words]Immunosensor; Prostate specific antigen; AEAPS-Dextran-Fe3O4 nanocomposite; Aunano-PB; Aunano

人前列腺特異性抗原(PSA)是一個(gè)32-33 KDa的單鏈糖蛋白,也是重要的前列腺腫瘤標(biāo)志物。檢測PSA方法較多,以酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)和放射免疫分析法(RIA)最為常用。但RIA具有放射性危害,標(biāo)記物放射性半衰期較短,操作過程繁瑣,且需要昂貴的射線檢測儀;ELISA操作步驟也顯冗長,還需用酶標(biāo)儀。為克服上述方法的不足,國外在幾年前研制出檢測PSA的免疫層析試條。近年來文獻(xiàn)報(bào)道了多種電化學(xué)免疫傳感器應(yīng)用于檢測血清PSA濃度,其中電流型傳感器大多是用過氧化物酶、葡萄糖氧化酶標(biāo)記的方法。

本研究擬建立一種簡便、快速、靈敏、低廉的血清PSA濃度的檢測方法,通過制備Aunano-PB、AEAPS-Dextran- Fe3O4納米復(fù)合物及Aunano納米顆粒協(xié)同修飾ITO電極表面固定PSA抗體,制得的電流型免疫傳感器具有靈敏度高、檢測下限低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

前列腺特異性抗原(PSA)抗體(anti-PSA)(3.2mg/mL)購自天津天健生物制藥有限公司,前列腺特異性抗原(PSA)標(biāo)準(zhǔn)品購自上海實(shí)業(yè)科華生物技術(shù)有限公司,ITO玻璃購自深圳元亨光電有限公司,葡聚糖T-10(相對(duì)分子質(zhì)量10 000)購自BBI 公司,檸檬酸三鈉、AEAPS購自Alfa Aesar公司,小牛血清白蛋白(BSA)購自上海生工生物工程有限公司,氯金酸購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,鐵氰化鉀、氯化亞鐵等其它試劑均為分析純?cè)噭?實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。

MEC-12B多功能微機(jī)電化學(xué)分析儀為江蘇江分電分析儀器有限公司產(chǎn)品,TU-1901紫外分光光度計(jì)為北京普析通用儀器有限責(zé)任公司產(chǎn)品,TECNAI10透射電子顯微鏡為荷蘭飛利浦產(chǎn)品。

1.2 方法

1.2.1 ITO的預(yù)處理 將ITO玻璃切割成5mm×25mm的玻片[1],依次用丙酮、二氯甲烷超聲清洗10min,蒸餾水超聲清洗3次,每次2min。再將其置于H2O:H2O2(30%):NH3(25%)(5:1:1)混合液中,37℃ 攪拌1h,用蒸餾水沖洗后放100℃ 烘箱烘干。最后用白色膠布分割一工作窗區(qū)域(5mm×5mm),用記號(hào)筆做好標(biāo)記。1.2.2 納米金的制備 用檸檬酸鈉還原氯金酸方法制得平均粒徑為16nm 的納米金(Aunano)溶膠。取100mL 氯金酸(0.01wt%)在沸騰后,邊攪拌邊迅速加入5mL 檸檬酸鈉(1wt%),保持沸騰10min 后室溫自然冷卻,然后用0.45μm 孔徑的纖維素薄膜過濾,4℃ 冰箱放置備用。

1.2.3 Aunano-PB納米復(fù)合物制備 將含有1.0mM FeCl3?6H2O、1.0 mM K3Fe(CN)6、0.1 M KCl 和0.025 M HCl 的混合水溶液迅速加入到10 mL的上述制備的Aunano溶液中,室溫強(qiáng)力攪拌24h(避免陽光直射),形成褐色復(fù)合物。Aunano-PB納米復(fù)合物用丙酮離心洗滌兩次,最終得到濃縮納米復(fù)合物。

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1.2.4 AEAPS-Dextran- Fe3O4磁性納米顆粒的制備葡聚糖包被Fe3O4的制備[2] 通過共沉淀法制備外包葡聚糖的四氧化三鐵納米顆粒(Dextran-Fe3O4)。具體步驟:稱取FeCl3?6H2O 9.36g、FeCl2?4H2O 3.44g、葡聚糖T-10 10g,在通氮條件下溶于120mL三蒸水中,在60℃條件下1000r/min機(jī)械攪拌,恒流泵以1mL/min滴加28%氨水120mL,反應(yīng)1h后得到黑色膠狀物。自然冷卻至室溫,10000r/min離心10min,棄去沉淀,收集上清液。將上清液用冰乙酸調(diào)pH值至8.0,0.22μm濾膜過濾,分裝后置于4℃?zhèn)溆谩Ｅ渲艫EAPS溶液,取3.5mM AEAPS加入10mL甲苯/甲醇(甲苯∶甲醇=1∶1)溶液。向50mL Dextran-Fe3O4溶液中加入5mL AEAPS溶液,在60℃通氮條件下,1000r/min機(jī)械攪拌反應(yīng)4h,得到AEAPS-Dextran-Fe3O4溶液,分裝后置于4℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2.5 傳感器的制備 按照He等[3]報(bào)道做少量修飾,將超聲分散后的10μL Aunano-PB納米復(fù)合物滴涂到干凈的ITO玻璃電極上,室溫下自然晾干。再將15μL 黑色AEAPS-Dextran- Fe3O4懸液滴加修飾后電極表面,待干燥后浸泡在納米金溶液中約6h,取出沖洗,再置于PSA抗體中4℃ 孵育過夜(約12h)。最后電極在0.25%小牛血清白蛋白(BSA)溶液中孵育1h,封閉電極表面的非特異性結(jié)合位點(diǎn)。

2 結(jié)果

2.1 電極修飾過程的電化學(xué)表征

測定電極制備過程的循環(huán)伏安特征(圖1)。圖1中曲線a為裸ITO電極的CV圖;當(dāng)Aunano-PB納米復(fù)合物修飾電極后,圖中在E=0 V附近出現(xiàn)一對(duì)普魯士蘭特征氧化-還原峰(曲線b);將AEAPS-Dextran- Fe3O4磁性納米復(fù)合物固定到電極表面后,進(jìn)一步提高了電子傳遞速率,使其峰電流顯著增大(曲線c)。當(dāng)Aunano固定到AEAPS-Dextran-Fe3O4磁性納米復(fù)合物修飾的電極表面時(shí),峰電流明顯降低(曲線d)。當(dāng)anti-PSA吸附在Aunano表面時(shí),峰電流降低(曲線e),這是由于anti-PSA是非導(dǎo)電物質(zhì),阻礙了電子的傳遞。用BSA封閉電極非特異結(jié)合位點(diǎn)后,峰電流進(jìn)一步降低(曲線f);曲線g是前列腺特異性抗原為1ng/mL由于抗原抗體結(jié)合形成的復(fù)合物阻礙電子的傳遞,與f比較g的氧化還原峰明顯降低。

2.2 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

pH值的優(yōu)化:當(dāng) pH7.0 時(shí),峰電流隨pH值的增大而減小。因此,本實(shí)驗(yàn)選定的PBS測試溶液的pH值為7.0。孵育時(shí)間的優(yōu)化:實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),反應(yīng)10min時(shí),抗原-抗體反應(yīng)已基本達(dá)平衡,故實(shí)驗(yàn)過程中選擇10min 為抗原和抗體的反應(yīng)時(shí)間。

2.3 免疫傳感器的響應(yīng)特性

從圖2中可以看出,PSA的濃度在(0.8～20)ng/mL及(20～170)ng/mL 的范圍內(nèi)與單位面積峰電流保持良好的線性關(guān)系。兩線性方程分別為:y=0.322x-12.684,相關(guān)系數(shù)分別為0.9907;y=0.016x-6.599,相關(guān)系數(shù)分別為0.9906,檢測下限為 0.6ng/mL。

將制備好的3支平行電極置于4℃ 下放置,在四周內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)測定其響應(yīng)電流的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為9.98%、7.21%、8.20%,平均為8.46%,說明該傳感器有較好的穩(wěn)定性。將4支平行電極放入30ng/mL AFP 溶液中孵育,在相同條件下重復(fù)測定峰電流值相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.34%,說明傳感器重現(xiàn)性良好。

3 討論

近年來,文獻(xiàn)報(bào)道了多種電化學(xué)免疫傳感器應(yīng)用于檢測血清PSA濃度,其中的電流型傳感器大多是用過氧化物酶、葡萄糖氧化酶標(biāo)記的方法。最近磁性納米顆粒Fe3O4用于傳感器的研究引起了人們極大興趣。Ajeet Kaushik等利用殼聚糖作為穩(wěn)定劑包被磁性納米顆粒Fe3O4,Ying Zhuo制備了以Fe3O4顆粒為核,依次在核外包裹納米普魯士蘭和納米金顆粒的具有三層核殼結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合物。這些納米復(fù)合物使其增加許多特殊性能:一方面可以減慢顆粒的聚沉,使顆粒長時(shí)間保持均一性;另一方面能顯著提高顆粒的生物相容性和成膜性等。

另外納米金顆粒與普魯士蘭納米顆粒結(jié)合制備Aunano-PB納米復(fù)合物基于其在電化學(xué)方面優(yōu)越的性能。

本文采用AEAPS-Dextran-Fe3O4磁性納米復(fù)合物、Aunano-PB納米復(fù)合物和Aunano為固定介質(zhì)及響應(yīng)增強(qiáng)物質(zhì),實(shí)現(xiàn)了無標(biāo)記測定。實(shí)驗(yàn)表明此傳感器制作過程簡單,檢測時(shí)間短,有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性,檢測范圍為(0.8～20)ng/mL及(20～170)ng/mL,檢測下限為0.6ng/mL。有較低的檢測限、較快的檢測速度及適宜的線性范圍。本實(shí)驗(yàn)研究了該方法對(duì)PSA的檢測,同時(shí)也可用于其他免疫物的檢測,在臨床診斷中有重要作用。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 賀娟,鄧均,鄭峻松. 氨基硅烷化超順磁納米顆粒的制備及其在小鼠體內(nèi)的分布[J]. 中國醫(yī)學(xué)影像學(xué)雜志,2010,19(2):76-80.

[3] Xiulan He,Ruo Yuan,Yaqin Chai,et al. A new antibody immobilization strategy based on electro-deposition of gold nanoparticles and Prussian Blue for label-free amperometric immunosensor[J]. Biotechnol Lett,2007, 29:149-155.

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篇10

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)激動(dòng)素對(duì)固定于碳納米管/nafion復(fù)合膜修飾電極上的吡啶釕弱電化學(xué)發(fā)光信號(hào)有強(qiáng)的增敏作用，基于此建立了一種高靈敏的電化學(xué)發(fā)光直接測定激動(dòng)素的新方法。在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，本方法測定激動(dòng)素的線性范圍為5.0×10－8～4.0×10－5g/l；檢出限為2.0×10－8 g/l；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（rsd）為5.8% (n=11, c=5×10－6 g/l)；方法操作簡單方便，靈敏度高。

【關(guān)鍵詞】  激動(dòng)素 電化學(xué)發(fā)光 修飾電極 吡啶釕

1  引言

   

植物激素是一類對(duì)植物生長有顯著作用的微量有機(jī)分子。它們雖然分子量較小，結(jié)構(gòu)較簡單，但其生理效應(yīng)卻復(fù)雜多樣。從影響細(xì)胞的分裂、伸長、分化到影響植物的發(fā)芽、生根、開花、結(jié)果、性別決定、休眠和脫落等[1]。所以，植物激素對(duì)植物的生長發(fā)育有重要的調(diào)控作用。目前植物激素主要包括九類[2]，分別是生長素、赤霉素、細(xì)胞分裂素、脫落酸、乙烯、油菜素內(nèi)酯、茉莉酸類、水楊酸及多胺類。這些激素各自有著獨(dú)特的生理效應(yīng)，或協(xié)調(diào)植物的生長發(fā)育，或調(diào)控植物應(yīng)對(duì)各種逆境，而且九類激素還可以通過增效或拮抗的方式組成復(fù)雜的調(diào)控體系，使得對(duì)于植物生長發(fā)育或者應(yīng)對(duì)外界環(huán)境的調(diào)控機(jī)制更加復(fù)雜和精細(xì)。激動(dòng)素(又叫動(dòng)力精)，是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞分裂素[3]。在20世紀(jì)50年代初期，很多科學(xué)家開始從生物組織中獲取化學(xué)物質(zhì)并研究其各種性質(zhì)。1954年，米勒發(fā)現(xiàn)青魚dna中有一種微量物質(zhì)，可以促進(jìn)細(xì)胞漿的移動(dòng)[4]，這種物質(zhì)被稱為激動(dòng)素。1955年，人們確定這種物質(zhì)為6呋喃甲基腺嘌呤(分子式為c10h9n5o)。盡管激動(dòng)素不是一種天然的細(xì)胞分裂素，但后來人們發(fā)現(xiàn)它和天然的細(xì)胞分裂素有類似的結(jié)構(gòu)[5]，即在c6位置都有一個(gè)取代的嘌呤環(huán)，改變?cè)摻Y(jié)構(gòu)可以減弱或消除其細(xì)胞動(dòng)力學(xué)活性。激動(dòng)素的主要作用是促進(jìn)細(xì)胞分裂，同時(shí)   還具有延緩離體葉片衰老、誘導(dǎo)花芽分化和增加氣孔開度等作用[1,6]。此外，激動(dòng)素對(duì)離體小麥葉片中蛋白質(zhì)含量的下降有延緩作用[7]；對(duì)的花期具有延遲作用[8]；對(duì)鼠的實(shí)驗(yàn)表明，它具有逆轉(zhuǎn)肝纖維化的作用[9]。由此可見，激動(dòng)素在農(nóng)業(yè)及生物研究方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，已報(bào)道的測定激動(dòng)素的方法主要有離子交換法[10]、高效液相色譜法、氣相色譜質(zhì)譜法[11]、熒光[12]、電化學(xué)[13～15]等方法。這些方法存在一些不足，如儀器昂貴、操作復(fù)雜、靈敏度較低等。

   

電化學(xué)發(fā)光(ecl)是指通過電化學(xué)的方法在電極表面產(chǎn)生一些特殊的物質(zhì)，這些物質(zhì)之間或與體系中其它組分之間通過電子傳遞形成激發(fā)態(tài)，由激發(fā)態(tài)返回到基態(tài)產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，是電化學(xué)與化學(xué)發(fā)光方法相結(jié)合的產(chǎn)物。用光電倍增管等光學(xué)儀器測量電化學(xué)發(fā)光過程中發(fā)光光譜和強(qiáng)度，從而對(duì)痕量物質(zhì)進(jìn)行分析 [16]。該分析方法具有靈敏度高、線性范圍寬、發(fā)光信號(hào)易于檢測、易于控制和裝置簡單等特點(diǎn)。吡啶釕[ru(bpy)3]2+是發(fā)光效率較高的電化學(xué)發(fā)光活性物質(zhì)，近年來它被廣泛應(yīng)用于有機(jī)酸，氨基酸和藥物的測定[17]。但由于吡啶釕用于溶液相電化學(xué)發(fā)光體系時(shí)，昂貴試劑吡啶釕的不斷消耗帶來成本高、環(huán)境污染和實(shí)驗(yàn)裝置復(fù)雜等問題，使它的應(yīng)用受到限制?；陔娀瘜W(xué)發(fā)光反應(yīng)中[ru(bpy)3]2+在電極表面循環(huán)使用的特點(diǎn)，把[ru(bpy)3]2+固定在電極表面不僅可以克服上述問題，還可以提高電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度[18]。 因此，人們提出了許多方法和材料，以將吡啶釕固定在電極表面。在所有的固定化方法中，nafion 是最常用的一種材料，基于nafion的離子交換特性，[ru(bpy)3]2+ 可以通過離子交換作用被固定于純的nafion膜中[19]。而將[ru(bpy)3]2+固定在碳納米管/nafion復(fù)合物膜修飾電極表面可以使[ru(bpy)3]2+在nafion膜上的電化學(xué)發(fā)光特性有較大的改善[20]。在這種固定化方法中，nafion充當(dāng)膜材料、離子交換劑和碳納米管的溶劑；而碳納米管在nafion膜中起到吸附吡啶釕、改善膜結(jié)構(gòu)及作為膜中的導(dǎo)電通道等作用。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，激動(dòng)素對(duì)碳納米管/nafion[ru(bpy)3]2+修飾電極的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)有強(qiáng)的增敏作用，基于此建立了一種高靈敏度測定激動(dòng)素的電化學(xué)發(fā)光新方法。

2  實(shí)驗(yàn)部分

2.1  儀器和試劑

   

rec100型電化學(xué)分析工作站，rfl1型超微弱化學(xué)發(fā)光/生物發(fā)光檢測儀，iffsa型多功能化學(xué)發(fā)光檢測器(以上儀器均為西安瑞邁分析儀器有限公司生產(chǎn))；采用三電極體系：碳納米管/nafion修飾的石墨電極為工作電極，纏繞鉑絲為對(duì)電極，ag/agcl電極作參比電極。

   

1.0 g/l的激動(dòng)素儲(chǔ)備液：稱取激動(dòng)素(北京鼎國生物技術(shù)有限公司)25 mg，用0.1mol/l naoh溶解并用二次蒸餾水定容至25 ml棕色容量瓶中，于冰箱中4 ℃避光保存；吡啶釕(sigma 公司)儲(chǔ)備溶液（濃度約為1.0×10－3mol/l）： 量取適量吡啶釕，用二次蒸餾水溶解后，儲(chǔ)于棕色瓶中避光保存；nafion(aldrich公司)，用乙醇稀釋成5.0g/l備用；多壁碳納米管(深圳納米技術(shù)進(jìn)出口有限責(zé)任公司)；水為二次蒸餾水，其余試劑均為分析純?cè)噭?/p>

   

2.2  修飾電極的制備方法

   

將適量碳納米管粉末超聲分散在一定濃度的nafion溶液中，形成較穩(wěn)定的懸濁液。移取10 μl上述懸濁液均勻滴涂在處理過的洗凈石墨電極表面，在室溫環(huán)境中放置電極至溶劑蒸發(fā)電極表面干燥，然后把該電極浸在1.0×10－4 mol/l吡啶釕溶液中約0．5 h，電極取出后用蒸餾水充分沖洗其表面，再在0.1 mol/l磷酸鹽緩沖溶液中循環(huán)伏安掃描至電流穩(wěn)定。

   

以上述準(zhǔn)備好的修飾電極為工作電極進(jìn)行相關(guān)電化學(xué)及電化學(xué)發(fā)光測試。

3  結(jié)果與討論

3.1  吡啶釕的固定化

   

采用循環(huán)伏安法研究了固定在碳納米管/nafion復(fù)合物膜修飾電極表面的吡啶釕的電化學(xué)行為。分別測定了裸石墨電極、純nafion修飾電極和碳納米管/nafion復(fù)合物膜修飾電極在含有1.0×10－4mol/l吡啶釕的磷酸鹽緩沖溶液中的循環(huán)伏安行為。實(shí)驗(yàn)表明，吡啶釕在此3種電極上的循環(huán)伏安響應(yīng)在形狀上相似，這說明通過簡單的復(fù)合物膜修飾電極浸入吡啶釕溶液中可以有效固定吡啶釕，并且固定在電極上的吡啶釕能保持其良好的電化學(xué)行為。但吡啶釕在此3種電極上的氧化還原峰電流值明顯不同，裸電極上的電流強(qiáng)度最小，純nafion修飾電極次之，復(fù)合物修飾電極的電流強(qiáng)度最大。另外，固定吡啶釕的修飾電極在磷酸鹽緩沖溶液中連續(xù)多次掃描對(duì)吡啶釕的氧化還原電流值沒有明顯的影響，此結(jié)果表明，此修飾電極具有較高的穩(wěn)定性。這些結(jié)果和文獻(xiàn)[18]報(bào)道一致。

3.2  激動(dòng)素的電化學(xué)行為

   

實(shí)驗(yàn)時(shí)，把裸石墨電極先后分別放入ph=9.0的磷酸鹽緩沖溶液和含有一定濃度激動(dòng)素的相同ph的磷酸鹽緩沖溶液中，其循環(huán)伏安曲線如圖1所示。結(jié)果說明，在不含激動(dòng)素的緩沖溶液中得到的循環(huán)伏安圖（a）上沒有出現(xiàn)氧化還原峰，而含有激動(dòng)素時(shí)所得的循環(huán)伏安圖（b）在0.8～0.9 v位置處出現(xiàn)了明顯的氧化峰。這表明在適當(dāng)條件下激動(dòng)素可以發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)。同時(shí)，激動(dòng)素的循環(huán)伏安圖上只有氧化峰而無相應(yīng)的還原峰，這說明激動(dòng)素在石墨電極上的氧化反應(yīng)為不可逆反應(yīng)。此結(jié)果與文獻(xiàn)[15]報(bào)道類似。

3.3  激動(dòng)素對(duì)吡啶釕氧化過程的催化作用

   

實(shí)驗(yàn)考察了激動(dòng)素對(duì)固定于碳納米管/nafion復(fù)合物膜中的吡啶釕電化學(xué)行為的催化作用。圖2表示碳納米管/nafion吡啶釕修飾電極分別在0.1 mol/l磷酸鹽緩沖溶液（ph=9）中的循環(huán)伏安曲線（b）和在含有一定濃度激動(dòng)素的0.1 mol/l磷酸鹽緩沖溶液（ph=9）中的循環(huán)伏安曲線（a）。由圖2可以看出：加入激動(dòng)素后所得的循環(huán)伏安曲線與沒加激動(dòng)素所得曲線相比，吡啶釕的氧化峰電流大大增強(qiáng)，而還原峰電流明顯減小。這表明吡啶釕對(duì)激動(dòng)素的電化學(xué)氧化反應(yīng)有催化作用。此現(xiàn)象與三丙胺對(duì)吡啶釕電化學(xué)行為的催化作用類似，由此可知激動(dòng)素對(duì)吡啶釕的電化學(xué)發(fā)光增敏作用與三丙胺一致。

 

圖1  裸石墨電極分別在ph=9的磷酸鹽緩沖溶液(a)和含有激動(dòng)素的ph=9的磷酸鹽緩沖溶液（b）中的循環(huán)伏安曲線.(掃速為0.05 v/s)（略）

fig.1  cyclic voltammograms of bare graphite electrode in phosphate buffer solution (ph=9) with (b) and without kinetin（a）(scan rate: 0.05 v/s) 

圖2  碳納米管/nafion吡啶釕修飾電極在含有激動(dòng)素的磷酸鹽緩沖溶液(a)和空白緩沖溶液(b)中的循環(huán)伏安曲線(ph=9)（略）

fig.2  cyclic voltammograms of carbon nanotube/nafionru(bpy)2＋3 in phosphate buffer solution with (a) and without kinetin (b)(ph=9)

3.4  激動(dòng)素對(duì)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光的增敏作用

   

實(shí)驗(yàn)分別測定了吡啶釕修飾電極在ph=9的磷酸鹽緩沖溶液和含有5×10－6g/l激動(dòng)素的相同磷酸鹽緩沖溶液中的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)。結(jié)果表明：激動(dòng)素的加入使吡啶釕弱的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)大大增強(qiáng)，而且隨著激動(dòng)素加入量的增加，電化學(xué)發(fā)光信號(hào)持續(xù)增大，說明了激動(dòng)素對(duì)吡啶釕的弱電化學(xué)發(fā)光具有明顯的增敏作用。

3.5  實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

3.5.1  ph的選擇  本實(shí)驗(yàn)以0.1 mol/l k2hpo4/nah2po4緩沖溶液為介質(zhì)，分別用裸石墨電極和固定有吡啶釕的修飾石墨電極考查了在各種ph時(shí)激動(dòng)素自身的電化學(xué)行為、激動(dòng)素對(duì)吡啶釕的電化學(xué)反應(yīng)的催化程度、以及對(duì)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光增敏程度的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在酸性介質(zhì)中時(shí)，幾乎看不出激動(dòng)素的氧化峰，而在偏堿性介質(zhì)中時(shí)，激動(dòng)素有明顯的氧化峰(圖3)。這表明激動(dòng)素在堿性介質(zhì)中才易于被氧化，這與文獻(xiàn) [15]報(bào)道一致。而此時(shí)吡啶釕的氧化峰電位也比酸性介質(zhì)中的偏負(fù)，峰電流比酸性介質(zhì)中大(圖4)，即堿性介質(zhì)中激動(dòng)素對(duì)吡啶釕的催化效果也更好。 

圖3  裸石墨電極在含相同濃度激動(dòng)素的不同ph的磷酸鹽緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線（略）

fig.3  cyclic voltammograms of kinetin at bare graphite electrode in phosphate buffer solutions with different ph

掃速（scan rate）: 0.05 v/s。

   

實(shí)驗(yàn)中同時(shí)考察了不同ph的介質(zhì)對(duì)激動(dòng)素增敏的吡啶釕電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)ph較小時(shí)，隨著ph的增大，增敏的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)逐漸增大；當(dāng)ph＝9.2時(shí)，激動(dòng)素增敏的吡啶釕電化學(xué)發(fā)光信號(hào)達(dá)到最大；而隨后隨著ph的增大增敏的電化學(xué)信號(hào)開始下降(圖5)。上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說明激動(dòng)素對(duì)吡啶釕的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的增敏作用與其脫質(zhì)子過程有關(guān)，這與文獻(xiàn)[21]報(bào)道的三丙胺和吲哚乙酸對(duì)吡啶釕電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的增敏作用類似。本實(shí)驗(yàn)選擇ph 9.2的0.1 mol/l k2hpo4/nah2po4緩沖溶液為介質(zhì)。

 

圖4   碳納米管/nafion吡啶釕修飾的石墨電極在含相同濃度激動(dòng)素的不同ph的磷酸鹽緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線（略）

fig.4  cyclic voltammograms of kinetin at carbon nanotube/nafion ru(bpy)2＋3 modified graphite electrode in phosphate buffer solution with different ph

掃速（scan rate）: 0.05 v/s. 1. ph 9.1; 2. ph 8.7; 3. ph 6.7; 4. ph 4.7.

 

圖5  緩沖溶液質(zhì)ph對(duì)電化學(xué)發(fā)光信噪比的影響(激動(dòng)素: 5 ×10－6 g/l)（略）

fig.5  effect of ph on ecl signal/noise (kinetin: 5 ×10－6 g/l)

3.5.2  電解方式的選擇  電化學(xué)發(fā)光的分析特性與激發(fā)信號(hào)的施加方式關(guān)系極為密切，其主要原因是電化學(xué)發(fā)光物質(zhì)的產(chǎn)生速度在擴(kuò)散層中的動(dòng)態(tài)分布以及電化學(xué)反應(yīng)與電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)相匹配的程度等步驟受電化學(xué)激發(fā)方式的調(diào)控[22]。本實(shí)驗(yàn)主要考察了循環(huán)伏安、線性掃描、恒電位和階躍脈沖等電解方式對(duì)激動(dòng)素增敏的吡啶釕電化學(xué)發(fā)光行為，結(jié)果發(fā)現(xiàn)循環(huán)伏安法呈現(xiàn)出更好的電化學(xué)發(fā)光分析特性，穩(wěn)定性好，且信噪比較高，所以實(shí)驗(yàn)中采用循環(huán)伏安作為最佳電化學(xué)激發(fā)信號(hào)。

3.5.3  掃描速度的選擇及電極反應(yīng)過程  將碳納米管/nafion吡啶釕修飾電極放入含5.0×10－6 g/l激動(dòng)素的磷酸鹽緩沖溶液(ph=9.2)中，記錄不同掃描速率時(shí)的循環(huán)伏安曲線(圖6a)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著掃描速率的增加，吡啶釕峰電位正移，峰電流增大，并且峰電流與掃描速率的平方根成正比。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：吡啶釕體系的電極反應(yīng)為擴(kuò)散控制過程。實(shí)驗(yàn)同時(shí)考察了掃描速率分別為0.25、0.16、0.1、0.05和0.025 v/s時(shí)的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)穩(wěn)定性及信噪比(圖6b)，發(fā)現(xiàn)掃描速率較小時(shí)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)更穩(wěn)定，信噪比也更高。所以本實(shí)驗(yàn)選擇的掃描速率為0.05 v/s。

圖6  掃描速度對(duì)循環(huán)伏安曲線(a)和電化學(xué)發(fā)光信噪比(b)的影響（略）

fig.6  effect of scan rate on cyclic voltammograms at carbon nanotube/nafionru(bpy)2+3 (a) and signal/noise of ecl(b)

1. 0.09 v/s; 2. 0.04 v/s.

3.6  分析特性

   

在上述的最佳實(shí)驗(yàn)條件下，激動(dòng)素增敏的吡啶釕電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度值與激動(dòng)素的濃度在5.0×10－8～4.0×10－5 g/l范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性回歸方程為i=28+0.142c(10－8 g/l)，相關(guān)系數(shù)為0.9992，檢出限為2.0×10－8 g/l，對(duì)5.0 ×10－6 g/l的激動(dòng)素平行測定11次，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差rsd為5.8 %。此結(jié)果說明：本實(shí)驗(yàn)所建立的電化學(xué)發(fā)光法測定激動(dòng)素的方法具有高的靈敏度和穩(wěn)定性。

3.7  干擾實(shí)驗(yàn)

   

在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，考察了一些易與激動(dòng)素共存的植物激素對(duì)激動(dòng)素檢測的干擾。以1.0×10－6g/l激動(dòng)素溶液為空白溶液，與加有不同濃度的可能干擾物 (如赤霉素，吲哚乙酸等)的溶液進(jìn)行對(duì)比測定，記錄相應(yīng)的發(fā)光信號(hào)和數(shù)據(jù)。如果加入某濃度干擾物質(zhì)后，溶液的發(fā)光信號(hào)的改變程度大于或等于這種方法所允許的誤差（5%），就認(rèn)為所加入的物質(zhì)已經(jīng)產(chǎn)生了干擾。

   

相關(guān)數(shù)據(jù)如表1所示。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于1.0×10－6 g/l激動(dòng)素，10倍的吲哚乙酸，100倍的6芐基腺嘌和等量的赤霉素，均不干擾其測定。結(jié)果表明，所建立的方法測定激動(dòng)素有較高的選擇性。本方法靈敏度高，線性范圍寬，操作簡便，有望幫助進(jìn)一步了解激動(dòng)素等植物激素在植物體內(nèi)各個(gè)部分的作用方式，進(jìn)而更好地利用它們。

表1  干擾實(shí)驗(yàn)（略）

table 1  reference experiments

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