製作納米鉑和多壁碳納米管修飾的玻碳電極及利用該電極檢測雌二醇的方法

2023-12-10 05:07:01

製作納米鉑和多壁碳納米管修飾的玻碳電極及利用該電極檢測雌二醇的方法
【專利摘要】本發明公開了一種製作納米鉑和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法包括以下步驟：步驟1，將多壁碳納米管在酸性溶液中進行超聲處理；步驟2，將步驟1處理過的多壁碳納米管分散在乙二醇水溶液中，經超聲至分散均勻得到多壁碳納米管溶液；步驟3，將裸玻碳電極在氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲處理；步驟4，將步驟2得到的多壁碳納米管溶液，滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面並乾燥，得到多壁碳納米管修飾玻碳電極；步驟5，將步驟4處理的多壁碳納米管修飾玻碳電極置於氯鉑酸水溶液中進行恆電位沉積，獲得納米鉑和多壁碳納米管修飾的玻碳電極。本發明可以提高雌二醇的響應信號，提高對雌二醇檢測的可靠性。
【專利說明】製作納米鉑和多壁碳納米管修飾的玻碳電極及利用該電極檢測雌二醇的方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及生物體內雌二醇檢測【技術領域】，具體涉及一種製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極及利用該電極檢測雌二醇的方法。

【背景技術】
[0002]雌二醇(17 β-estrad1l)作為一種重要的自然甾體類雌激素(結構式見圖1)，參與許多生理活動，並在生殖功能中起著重要作用，因此被廣泛應用於治療中。在臨床分析中，血清和尿液中雌二醇的含量是作為評估絕經期，雄激素過多症，乳腺癌等的重要指標。近些年來，雌二醇在治療中的使用量逐年增加，以至於在生態環境中也能檢測到。然而，雌二醇的過量使用會造成許多副作用，低濃度(PPt?ppb)的雌二醇也會影響體液和細胞免疫系統的紊亂，導致生殖、免疫、心血管和神經系統等的許多病變。因此，簡單、快速、可靠地檢測雌二醇的含量對國土安全和衛生防護至關重要。
[0003]目前，對雌二醇的檢測已有的文獻報導有分光光度法，液相色譜法，氣相色譜法，免疫分析法，氣相色譜-質譜聯用法等。這些方法中，有的儀器價格昂貴，操作複雜，需要複雜的前處理或者需要運用一些化學計量學算法的輔助，多難以實現基層單位普及。而電化學方法則因其儀器簡單，設備價格低，汙染小，較好的靈敏度且易於實現自動化而備受關注。但在電化學方法中，已報導檢測雌二醇的文獻並不多。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於提供一種製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極及利用該電極檢測雌二醇的方法，本發明可以提高雌二醇的響應信號，提高對雌二醇檢測的可靠性。
[0005]解決上述技術問題的技術方案如下:
[0006]製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，包括以下步驟:
[0007]步驟1，將多壁碳納米管在酸性溶液中進行超聲處理後，用水洗滌後烘乾；
[0008]步驟2，將步驟I處理過的多壁碳納米管分散在乙二醇水溶液中，經超聲至分散均勻得到多壁碳納米管溶液；
[0009]步驟3，將裸玻碳電極在氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲處理後，用水衝洗並吹乾；
[0010]步驟4，將步驟2得到的多壁碳納米管溶液，滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面並乾燥，得到多壁碳納米管修飾玻碳電極；
[0011]步驟5，將步驟4處理的多壁碳納米管修飾玻碳電極置於氯鉬酸水溶液中進行恆電位沉積後，用水衝洗電極表面並吹乾，獲得納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極。
[0012]優選地，步驟I中，所述多壁碳納米管是在1:1的濃硫酸和濃硝酸中超聲處理4_5h0
[0013]優選地，步驟2中，是將2mg的多壁碳納米管分散在ImL的乙二醇水溶液中。
[0014]優選地，步驟3中，是將裸玻碳電極在0.05 μ m的氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲lmin。
[0015]優選地，步驟4中，是將4-12 μ L的多壁納米管溶液滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面。
[0016]優選地，步驟5中，是將多壁碳納米管修飾玻碳電極置於lmmol/L的氯鉬酸中進行恆電位沉積3min。
[0017]利用納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極檢測雌二醇的方法，包括以下步驟:
[0018]步驟1，將雌二醇溶液加入到含有緩衝溶液的電解池中，開路狀態下攪拌富集l-4min,電化學工作站輸出OV至IV的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，通過納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極對電解池中的溶液進行循環伏安掃描；
[0019]步驟2，向等待檢測樣品添加雌二醇溶液後，將等待檢測樣品與雌二醇溶液的混合體加入到含有緩衝溶液的電解池中，開路狀態下攪拌富集l_4min，電化學工作站輸出OV至IV的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，通過納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極對電解池中的溶液進行循環伏安掃描。
[0020]優選地，還包括步驟3，每次檢測之前和之後，均將納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極置於空白的緩衝溶液中進行伏安掃描，從而使納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極再生。
[0021]優選地，步驟I和步驟2中的緩衝溶液中的電解質為B-R、PBS、Tris_HCl、檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液、KCl。
[0022]優選地，所述伏安掃描的掃速為0.lV/s。
[0023]採用了上述方案，本發明建了納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極，並採用此電極對雌二醇的電化學行為進行了研究。碳納米管(CNTs)具有獨特的幾何結構，良好的電化學穩定性，較強的導電性，大的比表面積，一定的電催化活性等優點，廣泛地應用在電化學領域。納米鉬(platium nanoparticles, PtNPs)具有良好的電催化性質和大的比表面積，是許多領域中常用的催化劑，如燃料電池、傳感器和汽車工業。因此將二者複合在一起形成複合修飾電極將提高雌二醇的電化學響應信號，從而提高雌二醇檢測的靈敏度。通過實驗證明，本發明的方法檢測雌二醇的線性範圍為0.06-10 μ mo I I71，檢出限為I Onmo I Γ1。因此，納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極成功地應用於實際樣品的檢測，且不需要對實際樣品進行複雜的前處理，因此該納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極具有較好的應用潛力。
[0024]下面，結合到具體實施例和實驗過程以及結論，對本發明作詳細地說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為雌二醇的結構式；
[0026]圖2為不同電極在lmmol T1K3Fe (CN)6(含0.1moir1KCl支持電解質)溶液中的循環伏安圖(掃速:0.IV S—1.)；
[0027]圖3為裸電極(曲線a)，MWCNTs/GCE修飾電極(曲線b)和Pt/MWCNTs/GCE修飾電極(曲線 C)在 5.0X10_3mol L^1Fe (CN)64^d: I)溶液中(含 0.1Omol L^iKCI)的阻抗圖.頻率範圍:10000-0.0lHz ；
[0028]圖4為雌二醇在不同電極上的循環伏安圖(支持電解質為0.1mol L^1PBS (pH6.0)，雌二醇濃度為lX10_5mol ΙΛ掃速:0.1V s—1，沉積時間:3min)；
[0029]圖5為雌二醇在不同pH下的循環伏安疊加圖(從a到f:pH=3.0，4.0，5.0，6.0，
7.0,8.0.支持電解質:0.1Omol IZ1PBS ;掃速:0.1OV s—1.插圖表示的是電位Epa和pH的關係圖)；
[0030]圖6為雌二醇在Pt/MWCNTs/GCE電極上不同掃速的循環伏安疊加圖(從a到f:
0.050,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30V s' 插圖:峰電流 ipa 和掃速 v 的關係圖)；
[0031]圖7為雌二醇的標準曲線疊加圖(從a到g:6X10_8mol L_\6X 10_7mol ?ΛlXl(T6mol ?Λ?Χ1(Γ6πιο1 ?Λ5Χ1(Γ6πιο1 ?Λ9Χ1(Γ6πιο1 L'lXlO^nol L—1.插圖:峰電流和雌二醇濃度的線性關係曲線)；
[0032]圖8為雌二醇在Pt/MWCNTs/GCE電極上發生氧化反應的反應機理；

【具體實施方式】
[0033]本發明所用到的試劑及儀器如下:
[0034]多壁碳納米管(MWCNTs，純度> 95% )購於深圳市納米港有限公司；氯鉬酸(H2PtCl6)購於上海國藥化學試劑有限公司；雌二醇(分析純)購於阿拉丁試劑(上海)有限公司。其它試劑均為分析純，0.1mol L—1的磷酸緩衝溶液(PBS)，實驗用水為二次蒸餾水，雌二醇的儲備液(無水乙醇溶)為lmmol L—1，乙二醇(分析純)。
[0035]RST5000電化學工作站(蘇州瑞斯特儀器有限公司)；三電極體系:飽和甘汞電極(SCE)為參比電極，Pt絲為對電極，玻碳電極(GCE)工作電極。交流阻抗的測定條件:
0.005-100kHz，交流電壓幅度5mV。所有的pH值由PHS-3C精密pH計調節(上海雷磁設備廠)，每天在使用之前用標準緩衝溶液校準。樣品:雞肉，牛肉，豬肉，牛奶，尿樣(懷孕婦女的)，血漿(大鼠)。
[0036]製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，包括以下步驟:
[0037]步驟1，將多壁碳納米管在酸性溶液中進行超聲處理後，用水洗滌後烘乾；步驟I中，所述多壁碳納米管是在1:1的濃硫酸和濃硝酸中超聲處理4_5h。
[0038]步驟2，將步驟I處理過的多壁碳納米管分散在乙二醇水溶液中，經超聲至分散均勻得到多壁碳納米管溶液；步驟2中，是將2mg的多壁碳納米管分散在ImL的乙二醇水溶液中。
[0039]步驟3，將裸玻碳電極在氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲處理後，用水衝洗並吹乾；步驟3中，是將裸玻碳電極在0.05 μ m的氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲lmin。
[0040]步驟4，將步驟2得到的多壁碳納米管溶液，滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面並乾燥，得到多壁碳納米管修飾玻碳電極；步驟4中，是將4-12 μ L的多壁納米管溶液滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面。
[0041]步驟5，將步驟4處理的多壁碳納米管修飾玻碳電極置於氯鉬酸中進行恆電位沉積後，用水衝洗電極表面並吹乾，獲得納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極。步驟5中，是將多壁碳納米管修飾玻碳電極置於lmmol/L的氯鉬酸水溶液中進行恆電位沉積3min。
[0042]實施例1:
[0043]將多壁碳納米管(MWCNTs)在1:1濃硫酸和濃硝酸中超聲4h，將黑色懸濁液過濾，用水洗滌至中性，放入60°C烘箱中烘乾。然後將2mg酸化處理的多壁碳納米管(MWCNTs)分散在ImL乙二醇水溶液中(乙二醇與水的比例為1:1)，超聲至分散均勻。
[0044]將裸玻碳電極在0.05 μ m氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲I分鐘。用水衝洗，之後氮氣吹乾。將4yL的多壁碳納米管溶液(2mg L—1)滴塗在玻碳電極表面，紅外燈下乾燥。之後，用水衝洗電極表面，移除鬆散吸附的MWCNTs和灰塵，將電極置於Immol Γ1的氯鉬酸(H2PtCl6)水溶液中，恆電位沉積3min(電位為-0.9V vs SCE)，用水再次衝洗電極表面，氮氣吹乾，獲得納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極(PtNPs/MWCNTs/GCE)。
[0045]實施例2:
[0046]多壁碳納米管(MWCNTs)在1:1濃硫酸和濃硝酸中超聲4.5h，將10 μ L的多壁碳納米管溶液(2mg L—1)滴塗在玻碳電極表面，其餘工藝與實施例1相同。
[0047]實施例3:
[0048]多壁碳納米管(MWCNTs)在1:1濃硫酸和濃硝酸中超聲5h，將12 μ L的多壁碳納米管溶液(2mg L-1)滴塗在玻碳電極表面，其餘工藝與實施例1相同。除了以上實施方式夕卜，對各種電極進行了如下實驗:
[0049]為了深入了解每層修飾材料在電極響應中的作用，選擇Immol Γ1鐵氰化鉀(K3Fe (CN)6)(含0.1mol T1KCl支持電解質)溶液作為探針來研究其在不同電極上的電化學響應信號。如圖2所示，該循環伏安疊加圖比較了裸電極(GCE)、多壁碳納米管修飾電極(MWCNTs/GCE)、納米鉬和多壁碳納米管修飾和玻碳電極(Pt/MWCNTs/GCE)對鐵氰化鉀的響應情況。在裸電極上發現一對很好的可逆氧化還原峰，當電極表面覆蓋了多壁碳納米管之後，氧化還原峰的峰電流明顯增加，且峰電位差變小(裸電極的峰電位差為85mV，而多壁碳納米管的峰電位差為70mV)。碳納米管具有大的比表面積，可顯著增加電極的有效面積，提高峰電流。同時碳納米管亦具有電催化活性，可有效提高氧化還原的效率。經電沉積納米鉬之後，在碳納米管的外部又覆蓋了一層納米鉬，氧化還原峰電流進一步增加，且降低了背景電流，這可歸功於納米鉬優良的催化性質和大的比表面積，進一步增加電極的有效面積，提聞峰電流。
[0050]電極表面的修飾情況可進一步採用電化學交流阻抗譜進行表徵。圖3顯示了裸電極(曲線a)、多壁碳納米管修飾電極(MWNCTs/GCE)(曲線b)、納米鉬和多壁碳納米管修飾和玻碳電極(PtNPs/MWCNTs/GCE)(曲線 c)在 5mmol Γ1 的 K3Fe (CN) 6/K4Fe (CN) 6 (1:1)(含
0.2mol L—1的KCl溶液)的阻抗奈奎斯特(Nyquist)圖。裸電極的交流阻抗圖包括高頻的圓弧部分和低頻的直線部分。高頻部分由動力學控制，裸電極的圓弧部分較小，說明電子轉移速度較快。當電極表面修飾有多壁碳納米管(MWNCTs)或納米鉬和多壁碳納米管(PtNPs/MWCNTs)時，高頻部分幾乎變成直線，這說明修飾有多壁碳納米管(MWNCTs)或納米鉬和多壁碳納米管(PtNPs/MWCNTs)的電極電阻較裸電極變小。這可能是因為MWCNTs和PtNPs都具有大的比表面積，加快了反應速率，使電極的電阻比裸電極的還要小。修飾電極的交流阻抗譜的變化也證實了修飾材料已經附著在了電極表面。
[0051]將各種電極對雌二醇的電化學氧化特徵進行了以下實驗及分析:
[0052]將不同電極浸入雌二醇濃度為lX10_5mol L—1的磷酸緩衝溶液(0.1mol L—1，PH6.0)中，結果見圖4。雌二醇在裸電極上的響應信號十分微弱，這是由於雌二醇並不能很好的吸附在電極表面，且裸電極的有效面積很小，以至於單獨的裸電極對雌二醇響應信號並不好。當多壁碳納米管修飾在電極表面時，碳納米管與碳納米管之間的空隙有利於雌二醇更好的吸附在電極上，碳納米管較大的比表面積顯著增加了電極的有效面積，從而使雌二醇的響應信號大幅度提高，大約是裸電極的24倍。而Pt/MWCNTs/GCE電極對雌二醇的響應號又有了進一步的提聞，納米鉬不僅具有大的比表面積，能有效富集雌_■醇，同時具有優良的電催化性質，和多壁碳納米管複合組成的複合電極對雌二醇的電化學響應信號大約是裸電極的38倍。從圖中可知，雌二醇的在電極上的響應只有一個氧化峰沒有還原峰，因此雌二醇的電化學反應是不可逆反應。
[0053]通過上述方法得到的電極，本發明利用納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極檢測雌二醇的方法，包括以下步驟:
[0054]步驟1，將雌二醇溶液加入到含有緩衝溶液的電解池中，開路狀態下攪拌富集l-4min,電化學工作站輸出OV至IV的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，通過納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極對電解池中的溶液進行循環伏安掃描。驟I中的緩衝溶液中的電解質為B-R、PBS、Tris-HCl、檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液、KCl。步驟I中，伏安掃描的掃速為0.lV/s。
[0055]步驟2，向等待檢測樣品添加雌二醇溶液後，將等待檢測樣品與雌二醇溶液的混合體加入到含有緩衝溶液的電解池中，開路狀態下攪拌富集l_4min，電化學工作站輸出OV至IV的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，通過納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極對電解池中的溶液進行循環伏安掃描。步驟2中的緩衝溶液中的電解質為8^83、1^8-!1(:1、檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液、1((:1。步驟2中，伏安掃描的掃速為0.1V/
So
[0056]步驟3，每次檢測之前和之後，均將納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極置於空白的緩衝溶液中進行伏安掃描，從而使納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極再生。
[0057]實施例1:
[0058]步驟I，取Immol Γ1雌二醇溶液加入到含有5mLPBS (磷酸緩衝溶液)的電解池中，開路狀態下攪拌富集180s，由電化學工作站輸出OV至IV (vs.SCE)的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，進行循環伏安掃描(掃速為0.1OV s—1)，每次測量之前和之後，都在空白的PBS中相同的電位範圍內掃3圈，從而使電極再生。每次檢測之前和之後，均將納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極置於空白的PBS中相同的電位範圍進行伏安掃描3圈，從而使納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極再生。所有的電化學實驗均在室溫條件下進行(大約25°C )。
[0059]步驟2，將雞肉置於10mL燒杯中，加50mL無水乙醇，用保鮮膜密封燒杯口，超聲2h，過濾，取其清液，放冰箱儲存(4°C)待用；向含雞肉清液中加入6 μ mo I I/1的雌二醇標準溶液後，將含雞肉清液與雌二醇溶液的混合體加入到含有PBS的電解池中，開路狀態下攪拌富集180s，由電化學工作站輸出OV至IV (vs.SCE)的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，進行循環伏安掃描(掃速為0.1OV s—1)，每次測量之前和之後，都在空白的PBS中相同的電位範圍內掃3圈，從而使電極再生。每次檢測之前和之後，均將納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極置於空白的PBS中相同的電位範圍進行伏安掃描3圈，從而使納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極再生。所有的電化學實驗均在室溫條件下進行(大約25°C )。
[0060]實施例2:
[0061]除了樣品選用牛肉外，對牛肉的前處理過程和其它過程與實施例1均相同。
[0062]實施例3:
[0063]除了樣品選用豬肉外，對豬肉的前處理過程和其它過程與實施例1均相同。
[0064]實施例4:
[0065]除了樣品選用牛奶，以及牛奶的前處理過程與實施例1不相同外，其餘過程與實施例I均相同。牛奶的前處理過程為:取ImL牛奶與4mL乙腈混合後，4000r/min離心1min後，取上清液於離心管中，50°C下氮氣吹乾至體積小於0.1mL後加水5mL溶液，放冰箱儲存(40C )待用。
[0066]實施例5:
[0067]除了樣品選用尿樣，以及尿樣的前處理過程與實施例1不相同外，其餘過程與實施例I均相同。尿樣的前處理過程為:過濾取其清液，放冰箱儲存(4°C )待用。
[0068]實施例6:
[0069]除了樣品選用血清(血清不需要前處理)，其餘過程與實施例1均相同。
[0070]本發明的方法不局限於上述實施方式，例如，在實際的實施過程中，其開路狀態下攪拌富集的時間還可以選擇為lmin、2min、4min。緩衝溶液還可以選擇B-R、Tris-HCl (三羥甲基氨基甲烷)、檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液、KCl (氯化鉀)。
[0071]本發明的方法除了以上實施方式外，還進行了如下分析或實驗:
[0072]1、支持電解質和pH的影響
[0073]採用循環伏安法進一步研究了不同支持電解質和溶液pH對雌二醇測定的影響(掃速為0.1ViT1)。所選用的支持電解質包括B-R、PBS、TriS-HCl、檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液(每種緩衝溶液的濃度均為0.1mol L—1，pH7.0)和KC1，根據峰形和峰電流大小，最終優先選擇PBS作為支持電解質。
[0074]溶液酸度對雌二醇的電極響應具有重要影響。圖5為雌二醇(lX10_5mol L—1)於不同PH值下在納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上響應的疊加圖(pH3.0-8.0)。從圖中可以看出，隨著pH的增加，氧化峰的峰電位向負方向移動，根據峰形和峰電流大小比較，最終確定PH6.0為該實驗的最優pH值。峰電位與pH的關係成良好的線性相關，方程(圖5 的插圖)為 Epa(V) = 0.973-0.059pH(r = 0.9881)。dEpa/dpH 的斜率為 0.059V ρΓ1，這與理論值0.059V pr1相同，說明雌二醇在該電極上參與反應的H+和電子數相同。
[0075]2、滴塗量和電沉積時間的影響
[0076]隨著電極修飾材料滴塗量的增加(4 μ L到12 μ L)，即將多壁碳納米管溶液滴塗在裸玻碳電極的表面上，雌二醇的峰電流逐漸增加，到10 μ L時趨於穩定，因此選擇10 μ L作為最佳滴塗量。滴塗量的增加引起碳納米管的量也逐漸增加，從而使電極的活化面積增加，並逐漸趨於穩定。本實驗亦對納米鉬的電沉積時間進行了優化。隨著電沉積時間的增加(lmin到4min),納米鉬數量增多，體積變大，響應信號也隨之變大。到3min時,峰電流趨於穩定，因此電沉積3min作為該實驗的最佳電沉積時間。
[0077]3、掃速和富集時間的影響
[0078]為了更好的研究雌二醇在電極上的反應機理，對其不同掃速的變化進行了測定。圖6為掃速從0.05V s—1到0.30V s—1的疊加圖。從圖6的插圖中可以看出，氧化峰電流與掃速成很好的線性關係，回歸方程為Ipa ( μ A) = 21.29+244.5v(V s—1) (r = 0.9953)。該結果說明雌二醇在PtNPs/MWCNTs/GCE修飾電極上的電化學反應為吸附控制。富集時間從Imin增加到4min,電流逐漸增加並在3min時趨向穩定,最終選擇3min為最優富集時間。
[0079]4、標準曲線的建立
[0080]差示脈衝伏安法(Differential pulse voltammetry, DPV)具有相對較高的靈敏度，因此採用該方法建立標準曲線。首先對DPV相關參數進行了優化，最終優化結果:電位增量8mV，脈衝幅度70mV，脈衝周期100ms，脈衝寬度30ms。在一個相對較寬的濃度範圍內採用Pt/MWCNTs/GCE電極對雌二醇進行檢測(0.01-20.0 μ mo I Γ1)，最終確定線性範圍為
0.06-10.0 μ mo I L—1，相關的線性回歸方程(見圖 7)為 Ipa = 0.531+5.54c (Ipa, μ A ;c，μ mo IL-1 ；r = 0.9993)。根據LOD = 3.3 σ B/b方程，σ Β代表空白的標準偏差，b代表標準曲線方程的斜率，計算得出檢出限為10.0nmol L'
[0081]5、雌二醇在電極上反應的一些動力學參數
[0082]由前面的循環伏安圖可以發現，雌二醇在該修飾電極上的反應為完全不可逆反應，因此可以根據Laviron理論對於完全不可逆反應的公式計算反應中電子轉移數:
「 I P ITO RT , RTks RT.
[0083]Enn =E--1n-- + ~-1nv
cmF anF anF
[0084]Epa是陽極峰電位，E0是標準陽極峰電位，η是電子轉移數，α是轉移係數，F是法拉第常數，T是溫度，ks是表觀速率常數，V是掃速。根據掃速影響實驗得到Epa與In V的線性關係，其方程經計算為Epa(V) = 0.724+0.0301n v(V s—1)，從而可以求得α n = 1.17。通常情況下令α = 0.5 [17]，即可求得η = 2，所以，雌二醇在PtNPs/MWCNTs/GCE修飾電極上的反應是2電子2質子反應，這與之前的報導[18]吻合，反應機理可以用以下過程表示(見圖8)。
[0085]6、幹擾實驗及重現性
[0086]雌二醇的濃度為5 μ molL—1，發現尿酸(UA)、抗壞血酸(AA)、Cu2+、Fe3+的峰電位與雌二醇相距較遠，可以很好的分開，因此UA和AA可認為對雌二醇無幹擾；200倍的葡萄糖，硫酸鋅，氯化銨對雌二醇無幹擾(電流變化小於10% )。而雌三醇、雌酮作為與雌二醇共同存在的激素，由於它們產生的峰電位相同，不能將其分開，但是卻可以測定三者的總量，檢測總雌激素含量也具有一定意義。
[0087]以3 μ rnolL-1的雌二醇為標準，檢測該修飾電極重複5次的相對標準偏差RSD =
3.9% ;將電極分別修飾3次進行檢測，RSD = 3.7%。
[0088]實際應用
[0089]採用修飾電極對實際樣品進行了檢測，包括雞肉，牛肉，豬肉，牛奶，尿樣(懷孕婦女的)。運用標準加入法判斷該方法的準確度，測量結果在表I中列出。在測量時，沒有加雌二醇標準溶液時無電化學響應信號，說明該樣品中不含雌二醇，或者雌二醇含量過低以至於無法檢出。當加入6μπιο1 L—1的雌二醇標準溶液時，可以看到明顯的氧化峰，回收率在95%-105%之間，表明該方法用於雌二醇的實際樣品檢測中具有一定的可靠性。
[0090]

【權利要求】
1.製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1，將多壁碳納米管在酸性溶液中進行超聲處理後，用水洗滌後烘乾； 步驟2，將步驟I處理過的多壁碳納米管分散在乙二醇水溶液中，經超聲至分散均勻得到多壁碳納米管溶液； 步驟3，將裸玻碳電極在氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲處理後，用水衝洗並吹乾； 步驟4，將步驟2得到的多壁碳納米管溶液，滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面並乾燥，得到多壁碳納米管修飾玻碳電極； 步驟5，將步驟4處理的多壁碳納米管修飾玻碳電極置於氯鉬酸水溶液中進行恆電位沉積後，用水衝洗電極表面並吹乾，獲得納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極。
2.根據權利要求1所述的製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，步驟I中，所述多壁碳納米管是在1:1的濃硫酸和濃硝酸中超聲處理4-5h。
3.根據權利要求1所述的製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，步驟2中，是將2mg的多壁碳納米管分散在ImL的乙二醇水溶液中。
4.根據權利要求1所述的製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，步驟3中，是將裸玻碳電極在0.05 μ m的氧化鋁粉上拋光，然後依次在無水乙醇和水中超聲lmin。
5.根據權利要求1或3所述的製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，步驟4中，是將4-12 μ L的多壁納米管溶液滴塗在步驟3處理過的裸玻碳電極的表面。
6.根據權利要求1所述的製作納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極的方法，其特徵在於，步驟5中，是將多壁碳納米管修飾玻碳電極置於lmmol/L的氯鉬酸中進行恆電位沉積3min。
7.利用如權利要求1至6任意一項所述納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極檢測雌二醇的方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟1，將雌二醇溶液加入到含有緩衝溶液的電解池中，開路狀態下攪拌富集l_4min，電化學工作站輸出OV至IV的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上，通過納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極對電解池中的溶液進行循環伏安掃描； 步驟2，向等待檢測樣品添加雌二醇溶液後，將等待檢測樣品與雌二醇溶液的混合體加入到含有緩衝溶液的電解池中，開路狀態下攪拌富集l_4min，電化學工作站輸出OV至IV的電壓加載至納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極上,通過納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極對電解池中的溶液進行循環伏安掃描。
8.根據權利要求7所述的利用納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極檢測雌二醇的方法，其特徵在於，還包括步驟3，每次檢測之前和之後，均將納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極置於空白的緩衝溶液中進行伏安掃描，從而使納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極再生。
9.根據權利要求7或8所述的利用納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極檢測雌二醇的方法，其特徵在於，步驟I和步驟2中的緩衝溶液中的電解質為B-R、PBS、Tris-HCl、檸檬酸-檸檬酸鈉緩衝溶液、KCl。
10.根據權利要求7或8所述的利用納米鉬和多壁碳納米管修飾的玻碳電極檢測雌二醇的方法，其特徵在於，所述伏安掃描的掃速為0.lV/s。
【文檔編號】G01N27/26GK104198551SQ201410483353
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】於嵐嵐, 毛燁炫, 屈凌波 申請人:鄭州大學