本发明属于电化学传感,具体涉及一种基于聚邻苯二胺微米材料的抗坏血酸电化学传感器及其应用。
背景技术:
1、抗坏血酸(维生素c)是人体必需的水溶性维生素,广泛存在于多种食物和生物体中,具有抗氧化和促进胶原蛋白合成等重要生理功能。在临床医学、食品工业及生物化学研究中,对抗坏血酸的准确测定具有重要意义。传统的抗坏血酸检测方法如高效液相色谱法(hplc),虽然准确度高,但通常涉及昂贵的设备和复杂的操作,不适合快速检测和现场应用。
2、目前市场上的快速检测技术仍面临灵敏度和选择性不足的问题。例如,光谱法和滴定法易受样品颜色和浑浊度的影响,而电化学传感器虽具有操作简便和成本低廉的优点,但现有的材料系统往往无法同时满足高灵敏度和高选择性的要求。
3、聚邻苯二胺作为导电聚合物聚苯胺的重要衍生物,其分子链上含有更多的氨基(-nh2)和亚胺基(=nh)活性功能基团,这些功能基团能够与抗坏血酸分子中的羟基(-oh)和羧基(-cooh)形成氢键。这些氢键的形成增强了聚邻苯二胺对抗坏血酸的选择性吸附,使其可以对抗坏血酸分子进行选择性识别。
4、除此之外,聚邻苯二胺通过其独特的多孔结构和高表面积,用于对抗坏血酸分子进行选择性识别。这些结构特征为抗坏血酸的氧化反应提供了大量的电化学活性位点,使其能够被有效捕获和识别。聚邻苯二胺具有良好的导电性质,可以实现对抗坏血酸分子的超灵敏检测。在电极表面,抗坏血酸容易发生氧化反应,产生特征电流峰。聚邻苯二胺修饰的电极能够显著放大这种电流变化,从而提高检测灵敏度。通过控制制备条件,得到的团簇状聚邻苯二胺可以增大其与抗坏血酸分子的有效接触面积。这种结构进一步提升了电极的电化学活性和检测灵敏度,使其能够更加准确和灵敏地检测抗坏血酸。
5、目前聚邻苯二胺虽已被研究用于电化学传感器,但大多数研究集中在其均质形态上,忽略了通过调控其微观结构来优化性能的潜力。因此,开发一种基于结构可控的聚邻苯二胺微米材料的新型电化学传感器,用于高效、精准的抗坏血酸检测,是该领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种基于聚邻苯二胺微米材料的抗坏血酸电化学传感器及其应用。
2、为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
3、本发明技术方案之一:提供一种聚邻苯二胺微米材料的制备方法,包括以下步骤:
4、利用除去氧气的水溶解邻苯二胺配制浓度为0.1mol/l的邻苯二胺溶液;取配制的邻苯二胺溶液与nacl溶液和稀释液混合,摇匀后加入氧化剂溶液,静置反应,即得团簇状、微米带状或板条状聚邻苯二胺微米材料;
5、当制备的聚邻苯二胺微米材料为团簇状时,所述稀释液为水,所述氧化剂溶液为0.5mol/l的cucl2溶液,所述nacl溶液的浓度为3.09mol/l,所述邻苯二胺溶液、nacl溶液、稀释液和氧化剂溶液的体积比为0.5:1:1:0.5;
6、当制备的聚邻苯二胺微米材料为微米带状时,所述稀释液为水,所述氧化剂溶液为0.5mol/l的cucl2溶液,所述nacl溶液的浓度为6.18mol/l,所述邻苯二胺溶液、nacl溶液、稀释液和氧化剂溶液的体积比为0.5:1:1:0.5;
7、当制备的聚邻苯二胺微米材料为板条状时,所述稀释液为0.12mol/l的hcl溶液,所述氧化剂溶液为30wt.%的h2o2溶液,所述nacl溶液的浓度为6.18mol/l,所述邻苯二胺溶液、nacl溶液、稀释液和氧化剂溶液的体积比为0.5:0.5:1:0.5。
8、优选地,所述除去氧气的水通过向水中通入n2制备。
9、优选地,所述静置反应具体为静置15min,继续反应12h。
10、优选地,所述静置反应后还包含分离步骤,所述分离步骤具体包括,将静置反应后的反应体系离心,除去上清液,重复用水洗涤,离心除去水,最后干燥,得到聚邻苯二胺微米材料。
11、本发明技术方案之二,提供一种根据上述聚邻苯二胺微米材料的制备方法制得的聚邻苯二胺微米材料。
12、本发明技术方案之三:提供一种基于上述聚邻苯二胺微米材料的抗坏血酸电化学传感器,所述抗坏血酸电化学传感器的工作电极表面涂覆所述聚邻苯二胺微米材料。
13、本发明技术方案之四:提供一种上述抗坏血酸电化学传感器在检测抗坏血酸中的应用。
14、本发明的有益技术效果如下:
15、本发明采用化学氧化法,通过筛选氧化剂种类、调控nacl浓度等参数,合成了不同形貌的聚邻苯二胺微米材料,可以显著提升其与抗坏血酸的相互作用,利用所制备的聚邻苯二胺微米材料修饰电化学传感器,可以提高电化学传感器对抗坏血酸的检测灵敏度和选择性,为临床和实验室提供一种快速、高效且成本较低的抗坏血酸检测新技术。
16、经电化学测试结果表明,所制得的团簇状聚邻苯二胺修饰的电极可以实现超低浓度抗坏血酸分子的检测,在超纯水的环境中可以达到0.1nm的检测下限,表明该抗坏血酸传感器具有高的灵敏度,利用低成本的聚邻苯二胺材料可以在nm范围内简单灵敏的对抗坏血酸进行检测。
1.一种聚邻苯二胺微米材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的聚邻苯二胺微米材料的制备方法,其特征在于,所述除去氧气的水通过向水中通入n2制备。
3.根据权利要求1所述的聚邻苯二胺微米材料的制备方法,其特征在于,所述静置反应具体为静置15min,继续反应12h。
4.根据权利要求1所述的聚邻苯二胺微米材料的制备方法,其特征在于,所述静置反应后还包含分离步骤,所述分离步骤具体包括,将静置反应后的反应体系离心,除去上清液,重复用水洗涤,离心除去水,最后干燥,得到聚邻苯二胺微米材料。
5.一种根据权利要求1~4任一项所述聚邻苯二胺微米材料的制备方法制得的聚邻苯二胺微米材料。
6.一种基于权利要求5所述聚邻苯二胺微米材料的抗坏血酸电化学传感器,其特征在于,所述抗坏血酸电化学传感器的工作电极表面涂覆所述聚邻苯二胺微米材料。
7.一种权利要求6所述抗坏血酸电化学传感器在检测抗坏血酸中的应用。