一種基于二氧化鈦納米片復(fù)合材料的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的制備方法。屬于新型納米功能材料與生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境雌激素是指一類進入機體后，具有干擾體內(nèi)正常內(nèi)分泌物質(zhì)的合成、釋放、運輸、結(jié)合、代謝等過程，激活或抑制內(nèi)分泌系統(tǒng)的功能，從而破壞維持機體穩(wěn)定性和調(diào)控作用的化合物，環(huán)境雌激素種類繁多，包括人工合成化合物及植物天然雌激素，廣泛分布于自然界中。壬基酚便是一種類雙酚類合成雌激素。目前，檢測壬基酚的方法主要有色譜法、質(zhì)譜法等。此類方法儀器貴重、操作復(fù)雜，化驗人員需要專業(yè)培訓(xùn)后才能進行檢測。因此，研發(fā)成本低、檢測快、靈敏度高、特異性強的壬基酚傳感器具有重要意義。
[0003]電致化學(xué)發(fā)光傳感器由于其靈敏度高、特異性好、操作簡便等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于臨床診斷、藥物分析、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。制備性能優(yōu)越的電化學(xué)發(fā)光傳感器，其最關(guān)鍵技術(shù)就是發(fā)光強度及穩(wěn)定性和免疫分子的有效固定及重現(xiàn)性等性能的提高。二氧化鈦是應(yīng)用最為廣泛的一種光催化劑材料，由于片狀二氧化鈦納米材料能夠暴露更多的高指數(shù)晶面，具有更高的光催化活性，二氧化鈦納米片具有比納米粒子更好地應(yīng)用前景，對于二氧化鈦納米片的研究也備受關(guān)注。同時，二氧化鈦導(dǎo)電性差也限制了由單一二氧化鈦納米材料構(gòu)建的電致化學(xué)發(fā)光傳感器的靈敏度普遍不高，不利于實際應(yīng)用。但是，在半導(dǎo)體納米材料上修飾或復(fù)合特殊的納米材料，可以有效提高半導(dǎo)體表面的共振能量轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生更強的發(fā)光強度，并大大提高檢測靈敏度。因此，設(shè)計、制備高效、穩(wěn)定的二氧化鈦納米片及其修飾物是制備電致化學(xué)發(fā)光傳感器的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種制備簡單、靈敏度高、檢測快速、特異性強的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的制備方法，所制備的傳感器，可用于壬基酚的快速、靈敏檢測?；诖四康?，本發(fā)明首先制備了一種二維片狀的磁性納米材料，即鐵和鈷雙金屬原位復(fù)合的氮摻雜二氧化鈦納米片F(xiàn)e Co-NOT i O2，利用該材料的良好的生物相容性、大的比表面積和鐵磁性，負(fù)載上壬基酚抗體，然后通過戊二醛的交聯(lián)作用固定辣根過氧化物酶，在進行檢測時，由于辣根過氧化物酶可以催化過氧化氫原位生成02，并與底液中的K2S2O8進行電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電致化學(xué)發(fā)光信號，再利用抗體與抗原的特異性定量結(jié)合對電子傳輸能力的影響，使得電流強度降低，從而降低發(fā)光強度，最終實現(xiàn)了采用無標(biāo)記的電致化學(xué)發(fā)光方法檢測壬基酚的生物傳感器的構(gòu)建。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
1.一種基于二氧化鈦納米片復(fù)合材料的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的制備方法，所述的二氧化鈦納米片復(fù)合材料為鐵和鈷雙金屬原位復(fù)合的氮摻雜二氧化鈦納米片F(xiàn)eCo-NOT12，所述的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器由工作電極、FeC0-NOT12、壬基酚抗體、牛血清白蛋白、戊二醛、辣根過氧化物酶組成；
其特征在于，所述的制備方法包括以下制備步驟:
a.FeCo-NOT12的制備;
b.電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的制備；
其中，步驟a制備FeCo-NOT12的具體步驟為:
首先，取0.8 mmol鐵鹽、0.8?1.2 mmol鈷鹽和I mmol錢鹽加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌過程中，緩慢加入0.5-0.8 mL氫氟酸，160-200 °C下在反應(yīng)釜中反應(yīng)18?24小時，冷卻至室溫后，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50 °C下真空干燥;然后，將研磨的粉末放入馬弗爐中，升溫速度為卜3 °C/min，480?560 °C下在氮氣保護下，煅燒1?60 min;最后，將煅燒后的粉末冷卻至室溫，即制得FeCo-NOT12 ；
所述的鐵鹽選自下列之一:硫酸鐵、氯化鐵、硝酸鐵；
所述的鈷鹽選自下列之一:硫酸鈷、氯化鈷、硝酸鈷；
所述的銨鹽選自下列之一:硫酸銨、氯化銨、硝酸銨、碳酸銨；
步驟b制備電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的具體步驟為:
(1)以ITO導(dǎo)電玻璃為工作電極，在電極表面滴涂8?12uL的FeC0-NOT12溶膠，室溫下晾干；
(2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續(xù)在電極表面滴涂8?12pL 10 μg/mL的壬基酚抗體溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(3)將步驟(2)中得到的電極用PBS清洗，繼續(xù)在電極表面滴涂8?12pL濃度為100 pg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(4)將步驟(3)中得到的電極用I3BS清洗，繼續(xù)在電極表面滴涂2?4pL的戊二醛溶液，40C冰箱中保存晾干；
(5)將步驟(4)中得到的電極用PBS清洗，繼續(xù)在電極表面滴涂6?10pL濃度為20 pg/mL的辣根過氧化物酶溶液，4 0C冰箱中保存晾干；
(6)將步驟(5)中得到的電極用PBS清洗，在4V冰箱中保存晾干后，即制得電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器；
所述的FeCo-NOT12溶液為將50 mg的FeCo-NOT12粉末溶于10 mL超純水中，并超聲30 min后制得的水溶膠；
所述的PBS為10mmol/L的磷酸鹽緩沖溶液，所述的磷酸鹽緩沖溶液的pH值為7.4 ；
所述的戊二醛溶液為體積比為2.5%的戊二醛水溶液。
[0006]2.本發(fā)明所述的制備方法所制備的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的應(yīng)用，其特征在于，包括如下應(yīng)用步驟:
a.標(biāo)準(zhǔn)溶液配制:配制一組包括空白標(biāo)樣在內(nèi)的不同濃度的壬基酚標(biāo)準(zhǔn)溶液；
b.工作電極修飾:將如權(quán)利要求1所述的制備方法所制備的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器為工作電極，將步驟a中配制的不同濃度的壬基酚標(biāo)準(zhǔn)溶液分別滴涂到工作電極表面，40C冰箱中保存；
c.工作曲線繪制:將Ag/AgCl電極作為參比電極，鉑絲電極作為對電極，與步驟b所修飾好的工作電極組成三電極系統(tǒng)，連接到電致化學(xué)發(fā)光檢測設(shè)備上;在電解槽中先后加入15 mL的K2S2O8溶液和100 pL的H2O2溶液；用循環(huán)伏安法對組裝的工作電極施加循環(huán)電壓；根據(jù)所得的電致化學(xué)發(fā)光的光信號強度與壬基酚抗原標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度之間的關(guān)系，繪制工作曲線；空白標(biāo)樣的光信號強度記為Do，含有不同濃度的壬基酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的光信號強度記為Di,響應(yīng)光信號強度降低的差值為AD = Do-Di，AD與壬基酚標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度C之間成線性關(guān)系，繪制Δ D — C工作曲線；
d.壬基酚的檢測:用待測樣品代替步驟a中的壬基酚標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照步驟b和c中的方法進行檢測，根據(jù)響應(yīng)光信號強度降低的差值A(chǔ) D和工作曲線，得到待測樣品中壬基酚的含量；
所述的K2S2O8溶液由I mol K2S2O8和I mol KCl溶于10 L的pH=6.5緩沖溶液中制備得到，所述的pH=6.5緩沖溶液為pH值為6.5的磷酸鹽緩沖溶液；
所述的H2O2溶液為過氧化氫水溶液，所述的過氧化氫水溶液的濃度為10%。
[0007]本發(fā)明的有益成果
(1)本發(fā)明所述的電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器制備簡單，操作方便，實現(xiàn)了對樣品的快速、靈敏、高選擇性檢測，并且成本低，可應(yīng)用于便攜式檢測，具有市場發(fā)展前景；
(2)本發(fā)明首次制備了新型二維片狀光敏材料FeC0-NOT12,由于鐵、鈷在二氧化鈦納米片上的原位生長而充分與二氧化鈦納米片接觸，利用鐵、鈷的金屬表面等離子體作用以及二者的相互促進作用，有效提高了半導(dǎo)體基質(zhì)共振能量轉(zhuǎn)移能力，解決了二氧化鈦納米片雖然比表面積比較大及介孔特性適用于電致化學(xué)發(fā)光基質(zhì)材料，但是電致化學(xué)發(fā)光信號不穩(wěn)定的技術(shù)問題；同時由于氮的摻雜而使得二氧化鈦納米片更好的加大層隙間距和充分分散，極大地增大了二氧化鈦納米片的高能晶面的暴露、電子傳遞和充分分散，極大地增大了電致化學(xué)發(fā)光強度，解決了二氧化鈦納米片導(dǎo)電性差和電致化學(xué)發(fā)光強度弱而不利于制備電致化學(xué)發(fā)光傳感器的技術(shù)問題，因此，該材料的有效制備，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值；
(3)本發(fā)明首次將FeC0-NOT12應(yīng)用于電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器的制備中，顯著提高了電致化學(xué)發(fā)光的強度和穩(wěn)定性，大大提高了電致化學(xué)發(fā)光傳感器的檢測靈敏度，使得電致化學(xué)發(fā)光生物傳感器實現(xiàn)了在實際工作中的應(yīng)用;該材料的應(yīng)用，也為相關(guān)生物傳感器，如光電化學(xué)傳感器、電化學(xué)傳感器等提供了技術(shù)參考，具有廣泛的潛在使用價值。
【具體實施方式】
[0008]實施例1 FeCo-NOT12的制備
首先，取0.8 mmol鐵鹽和0.8 mmol鈷鹽和I mmol錢鹽加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌過程中，緩慢加入0.5 mL氫氟酸，160 °C下在反應(yīng)釜中反應(yīng)24小時，冷卻至室溫后，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50 °C下真空干燥;然后，將研磨的粉末放入馬弗爐中，升溫速度為I °C/min，在480 °C下煅燒60 min ;最后，將煅燒后的粉末冷卻至室溫，即制得FeCo-NiT12;
所述的鐵鹽為硫酸鐵；
所述的鈷鹽為硫酸鈷；
所述的銨鹽為硫酸銨。
[0009]實施例2 FeCo-NOT12的制備首先，取0.8 mmol鐵鹽和1.0 mmol鈷鹽和I mmol錢鹽加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌過程中，緩慢加入0.65 mL氫氟酸，180 °C下在反應(yīng)釜中反應(yīng)21小時，冷卻至室溫后，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50 °C下真空干燥;然后，將研磨的粉末放入馬弗爐中，升溫速度為2 °C/min，在520 °C下煅燒30 min ;最后，將煅燒后的粉末冷卻至室溫，即制得FeCo-NiT12;
所述的鐵鹽為氯化鐵；
所述的鈷鹽為氯化鈷；
所述的銨鹽為氯化銨。
[0010]實施例3 FeCo-NOT12的制備
首先，取0.8 mmol鐵鹽和1.2 mmol鈷鹽和I mmol錢鹽加入到5 mL鈦酸四丁酯中，攪拌過程中，緩慢加入0.8 mL氫氟酸，200 °C下在反應(yīng)釜中反應(yīng)18小時，冷卻至室溫后，用超純水和無水乙醇離心洗滌三次后，50 °C下真空干燥;然后，將研磨的粉末放入馬弗爐中，升溫速度為3 °C/min，在560°C下煅燒10 min;最后，將煅燒后的粉末冷卻至室溫，即制得FeCo-NiT12;
所述的鐵鹽為硝酸鐵；
所述的鈷鹽為硝酸鈷；
所述的銨鹽為硝酸銨。
[0011 ]實施例4電致化學(xué)發(fā)光壬基酚傳感器的制備方法
(1)將寬為Icm、長為4 cm的ITO導(dǎo)電玻璃作為工作電極，在電極表面滴涂8 yL的FeCo-NOT12溶膠，室溫下晾干；
(2)將步驟(I)中得到的電極用緩沖溶液PBS清洗，繼續(xù)在電極表面滴涂8uL 10 pg/mL的壬基酚抗體溶液