CN107202827B - 基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法和电化学传感器及多巴胺的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法和电化学传感器及多巴胺的检测方法，其中制备方法包括：将泡沫镍和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在‑0.6‑1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合，得到所述电化学传感器；解决了目前电化学方法检测多巴胺使用的工作电极大多为修饰电极，修饰电极的制备相对复杂，不仅稳定性和重现性受到一定的限制，而且电极的价格相对较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电化学传感器，具体地，涉及基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法和电化学传感器及多巴胺的检测方法。
背景技术
近年来，随着纳米材料科学和微电子技术的快速发展，新原理、新技术、新材料和新工艺的广泛采用，电化学传感器也得到了快速的发展。具有特殊性能和优点的电化学传感器不断涌现并进入实际应用。除了传统使用的玻碳电极、金电极、铂电极，近年来也使用一些简单的一次性的电极材料，如ITO(氧化铟锡电极)、一次性银电极、一次性碳膜电极、泡沫石墨电极等。这些电极具有结构简单，导电能力强，便于携带，易加工，成本低，绿色环保等优点，越来越受到科研工作者的青睐。
泡沫镍，被广泛用作电池电容器的多孔扩散电极，具有均匀而致密的多孔结构、高的电子传导能力、良好的化学稳定性和热稳定性，且价廉易得。Fan Yang等人研究了泡沫镍上电沉积碳纳米管和钯用于过氧化氢的还原，Hao Chen等人研究了镍钴双层状双亲氧化物纳米片作为高性能超级电容器电极材料，都表明镍是一种很好的电化学基底，除此之外，近年来泡沫镍在电化学分析检测上的应用也吸引了越来越多研究者的关注，如Chung WeiKung等人研究的单层Ni(OH)2颗粒覆盖多孔泡沫镍及其在高效无酶葡萄糖传感器上的应用。
多巴胺，是一种重要的神经递质，在哺乳动物的中枢神经，内分泌心血管和认知功能以及人体代谢中的情绪过程中发挥重要作用。正常水平的多巴胺保障正常的生命活动，多巴胺浓度过低可引起神经障碍，例如精神分裂症和帕金森病，而过量的多巴胺常常引起兴奋。目前已有多种方法用于多巴胺测定，例如电化学方法、毛细管电泳、高效液相色谱、荧光测定、化学发光等。虽然已经实现了对多巴胺检测的高灵敏度，但是大多数方法的实际应用需要昂贵的设备和复杂的程序，以及一些有机溶剂。而电化学传感器由于具有快速、灵敏、简便等优点，而且选择性好，易于制作，因此研制快速测定多巴胺的电化学传感器是很有必要的。目前电化学方法检测多巴胺使用的工作电极大多为修饰电极。修饰电极的制备相对复杂，不仅稳定性和重现性受到一定的限制，而且电极的价格相对较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法和电化学传感器及多巴胺的检测方法，解决了目前电化学方法检测多巴胺使用的工作电极大多为修饰电极，修饰电极的制备相对复杂，不仅稳定性和重现性受到一定的限制，而且电极的价格相对较高的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括：
(1)将泡沫镍和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；
(2)将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合，得到所述电化学传感器；
其中，所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且相对于5mL的PBS缓冲液，所述聚合液中所述对苯二酚的浓度为0.005-0.02mol/L。
本发明还提供了一种电化学传感器，所述电化学传感器由上述的制备方法制得。
本发明还提供了一种多巴胺的检测方法。
通过上述技术方案，本发明提供了一种基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法和电化学传感器及应用，其中制备方法包括：将泡沫镍和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合，得到所述电化学传感器；所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且相对于5mL的PBS缓冲液，所述聚合液中所述对苯二酚的浓度为0.005-0.02mol/L；本发明利用金纳米粒子的增敏作用、聚合物膜的富集作用以及泡沫镍良好的导电性及较大的比表面积，制备出了一种简单的一次性的电化学传感器，该电化学传感器能够实现对多巴胺的灵敏检测，此外该制备方法简单，原料成本较低且易得。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是多巴胺还原峰电流信号图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法，所述制备方法包括：(1)将泡沫镍和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；(2)将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合，得到所述电化学传感器；其中，所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且相对于5mL的PBS缓冲液，所述对苯二酚的含量为0.005-0.02M。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步增加制得的电化学传感器对多巴胺检测的灵敏度，所述泡沫镍为矩形，其宽度为0.2cm-0.4cm，长度为5cm-7cm，厚度为0.01cm-0.05cm。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了去除泡沫镍表面的杂质，减少其对后续制备的影响，所述泡沫镍在使用前需依次利用丙酮、盐酸和去离子水进行超声清洗，之后晾干备用。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了提高金纳米粒子的增敏作用，所述氯金酸溶液的浓度为3.5-4.5mmol/L；优选地，相对于0.20g-0.25g重量份的所述泡沫镍，所述氯金酸溶液的用量为4.5mL-5.5mL体积份。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了使得金纳米粒子更好的固定在泡沫镍电极表面，所述电化学沉积的时间为100-400s。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步增加制得的电化学传感器对多巴胺检测的灵敏度，在所述聚合中，聚合的圈数为5-30圈，扫描速率为25-100mV/s。
在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高循环伏安法的聚合效果，所述PBS缓冲液的pH为3-7。
本发明还提供了一种电化学传感器，所述电化学传感器由上述的制备方法制得。
本发明还提供了一种多巴胺的检测方法，所述检测方法为使用上述的电化学传感器对多巴胺进行检测；
优选地，所述检测方法为采用差分脉冲伏安法进行检测；
进一步优选地，所述检测方法为置于PBS溶液中进行；
更为优选地，差分脉冲伏安法中的电位为-0.2-0.6V。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
将泡沫镍(大小为：长6cm，宽0.3cm，厚0.02cm)依次利用丙酮、盐酸和去离子水进行超声清洗。将晾干后的上述泡沫镍和5mL浓度为4mmol/L的氯金酸溶液混合，经电化学沉积(电化学沉积的时间为300s)得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液(所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且相对于5mL的PBS缓冲液，所述聚合液中所述对苯二酚的浓度为0.01mol/L，PBS缓冲液的pH为5)混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合(聚合的圈数为15圈，扫描速率为75mV/s)，得到所述电化学传感器A1。
实施例2
将泡沫镍(大小为：长6cm，宽0.3cm，厚0.02cm)依次利用丙酮、盐酸和去离子水进行超声清洗。将晾干后的上述泡沫镍和4.5mL浓度为3.5mmol/L的氯金酸溶液混合，经电化学沉积(电化学沉积的时间为100s)得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液(所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且相对于5mL的PBS缓冲液，所述聚合液中所述对苯二酚的浓度为0.02mol/L，PBS缓冲液的pH为3)混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合(聚合的圈数为5圈，扫描速率为25mV/s)，得到所述电化学传感器A2。
实施例3
将泡沫镍(大小为：长6cm，宽0.3cm，厚0.02cm)依次利用丙酮、盐酸和去离子水进行超声清洗。将晾干后的上述泡沫镍和5.5mL浓度为4.5mmol/L的氯金酸溶液混合，经电化学沉积(电化学沉积的时间为400s)得到金纳米粒子修饰电极；将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液(所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且相对于5mL的PBS缓冲液，所述聚合液中所述对苯二酚的浓度为0.01mol/L，PBS缓冲液的pH为7)混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合(聚合的圈数为30圈，扫描速率为100mV/s)，得到所述电化学传感器A3。
测试例1
在5mL PBS溶液中加入1×10-5mol多巴胺，得到检测液A，以制得的电化学传感器A3为工作电极，通过差分脉冲伏安法对检测液A进行多巴胺检测，检测结果见图1；其中，差分脉冲伏安法的电位范围为-0.2～0.6V。
测试例2
在5mL PBS溶液中加入1×10-5mol多巴胺和1×10-5mol对苯二酚，得到检测液B，以制得的电化学传感器A3为工作电极，通过差分脉冲伏安法对检测液B进行多巴胺检测，检测结果见图1；其中，差分脉冲伏安法的电位范围为-0.2～0.6V。
测试例3
在5mL PBS溶液中加入1×10-5mol多巴胺和1×10-5mol葡萄糖，得到检测液C，以制得的电化学传感器A3为工作电极，通过差分脉冲伏安法对检测液C进行多巴胺检测，检测结果见图1；其中，差分脉冲伏安法的电位范围为-0.2～0.6V。
测试例4
在5mL PBS溶液中加入1×10-5mol多巴胺和1×10-5mol尿酸，得到检测液D，以制得的电化学传感器A3为工作电极，通过差分脉冲伏安法对检测液D进行多巴胺检测，检测结果见图1；其中，差分脉冲伏安法的电位范围为-0.2～0.6V。
测试例5
在5mL PBS溶液中加入1×10-5mol多巴胺和1×10-3mol抗坏血酸，得到检测液E，以制得的电化学传感器A3为工作电极，通过差分脉冲伏安法对检测液E进行多巴胺检测，检测结果见图1；其中，差分脉冲伏安法的电位范围为-0.2～0.6V。
如图1所示，在有干扰物(干扰物分别为：对苯二酚、葡萄糖、尿酸和抗坏血酸)的共存下，该电化学传感器对多巴胺的电流响应无显著改变，说明该电化学传感器对多巴胺的检测抗干扰能力较强。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (3)
1.一种基于泡沫镍的电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)将泡沫镍和氯金酸溶液混合，经电化学沉积得到金纳米粒子修饰电极；
(2)将上述得到的金纳米粒子修饰电极和聚合液混合，在-0.6-1.2V电位下采用循环伏安法进行聚合，得到所述电化学传感器；
其中，所述聚合液由对苯二酚和PBS缓冲液组成，且所述聚合液的用量为5mL，所述聚合液中所述对苯二酚的浓度为0.005-0.02mol/L；所述泡沫镍为矩形，其宽度为0.2cm-0.4cm，长度为5cm-7cm，厚度为0.01cm-0.05cm；所述泡沫镍在使用前需依次利用丙酮、盐酸和去离子水进行超声清洗，之后晾干备用；所述氯金酸溶液的浓度为3.5-4.5mmol/L；相对于0.15g-0.25g重量份的所述泡沫镍，所述氯金酸溶液的用量为4.5mL-5.5mL体积份，所述电化学沉积的时间为100-400s，在步骤2)中，聚合的圈数为5-30圈，在所述聚合中，扫描速率为25-100mV/s，所述PBS缓冲液的pH为3-7。
2.一种电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器由权利要求1所述的制备方法制得。
3.一种多巴胺的检测方法，其特征在于，所述检测方法为使用根据权利要求 2所述的电化学传感器对多巴胺进行检测；
所述检测方法为采用差分脉冲伏安法进行检测；
所述检测方法为置于PBS溶液中进行；
差分脉冲伏安法中的电位为-0.2-0.6V。
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