專利名稱：一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極及其制備方法，該電極可以作為工作電極應(yīng)用于電化學(xué)發(fā)光分析裝置中。
背景技術(shù)：
電化學(xué)發(fā)光,或稱電致化學(xué)發(fā)光(Electrochemiluminescence,簡稱ECL)是指在電極表面進(jìn)行的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)生成的物質(zhì)的激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)以發(fā)光形式釋放能量的現(xiàn)象。電化學(xué)發(fā)光分析方法是直接利用電化學(xué)反應(yīng)形成激發(fā)態(tài)發(fā)光體而發(fā)光或通過電解產(chǎn)物之間、電解產(chǎn)物與體系中某組分之間進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生光輻射而實現(xiàn)待分析物測定的發(fā)光分析技術(shù)，是電化學(xué)與化學(xué)發(fā)光相結(jié)合的產(chǎn)物。電化學(xué)發(fā)光分析法因具有靈敏度高、檢出限 低和線性范圍寬等優(yōu)點已成為重要的分析方法之一。其中，魯米諾的電化學(xué)發(fā)光分析法是該研究領(lǐng)域的一個重要分支。在傳統(tǒng)的電化學(xué)發(fā)光分析中，魯米諾作為一種發(fā)光試劑一般溶解于測試溶液中或經(jīng)由管路輸入至測試溶液中，試劑消耗量大，同時了造成了測定裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，需多流路配置，造成控制等單元的復(fù)雜化，而且多流路混合過程中也會造成待測物質(zhì)的稀釋而降低測定靈敏度。因此，實現(xiàn)魯米諾在電極表面的固定化具有非常重要的意義。現(xiàn)有技術(shù)中，在電極表面聚合魯米諾以實現(xiàn)發(fā)光試劑的固定化已有報道，但是這些方法很難將發(fā)光試劑穩(wěn)定地固定到電極表面，導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度會隨著時間而快速衰減。此夕卜，由于電極表面固定魯米諾的量是非常有限的，這就使得發(fā)光電極的發(fā)光強(qiáng)度較低，檢測的靈敏度較低，重現(xiàn)性亦較差，難以真正應(yīng)用。聚苯胺因具有原料易得、合成簡單、環(huán)境穩(wěn)定性好、導(dǎo)電范圍寬、形貌易于控制和獨特的酸堿摻雜機(jī)制等特性，成為了最具實際應(yīng)用前景的導(dǎo)電聚合物之一。因此，開發(fā)一種穩(wěn)定性好、發(fā)光強(qiáng)度高、重現(xiàn)性好的修飾電極，具有積極的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極及其制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，包括如下步驟
(a)以ITO玻璃板作為基礎(chǔ)電極，在其導(dǎo)電面上鋪設(shè)絕緣材料；在ITO玻璃板的一端設(shè)置電極區(qū)域，另一端設(shè)置連接區(qū)域；洗凈、干燥，得到ITO電極；
(b)將含有魯米諾的NaOH溶液和苯胺在攪拌條件下溶于H2SO4中，得到混合液；
(C)采用循環(huán)伏安法，以飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲電極為輔助電極，步驟(a)中的ITO電極為工作電極，在攪拌條件下，在步驟(b)中的混合液中進(jìn)行電化學(xué)共聚反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，取出ITO電極，洗凈、晾干之后，即可得到魯米諾-苯胺共聚修飾電極。上文中，所述苯胺為無色透明油狀液體，含量>99%。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(a)中，在ITO玻璃板一端的絕緣材料上開設(shè)窗口，形成所述電極區(qū)域；所述窗口位于絕緣材料的內(nèi)部。上述技術(shù)方案中，所述步驟(a)中的洗凈、干燥步驟為將ITO基礎(chǔ)電極依次在超純水、丙酮、混合溶液、超純水中各超聲清洗l(T20min，然后在室溫下N2吹干；所述混合溶液為無水乙醇和lmol/L的NaOH溶液的混合液，兩者的體積比為I :廣2。上述技術(shù)方案中，所述步驟(b)的混合液中魯米諾的摩爾濃度為l(T9 l(r3mol/L。上述技術(shù)方案中，所述步驟(b)的混合液中魯米諾與苯胺的摩爾濃度比為I:I 60。 上述技術(shù)方案中，所述步驟(C)中循環(huán)伏安法的掃描電位范圍為01.0V，掃描速度為2(T250mv/s，掃描圈數(shù)為5 50圈。本發(fā)明同時請求保護(hù)由上述制備方法得到的魯米諾-苯胺共聚修飾電極。現(xiàn)有的工作電極一般采用Pt電極或玻碳電極，這兩種電極成本較高，且電極的固體表面需經(jīng)常進(jìn)行預(yù)處理和清洗，無論電極是否進(jìn)行化學(xué)修飾，經(jīng)一段時間使用性能會下降，需重新制備，而重新制備所得電極往往很難有良好的重現(xiàn)性。因此，本發(fā)明采用ITO玻璃作為基礎(chǔ)電極，其成本低廉，適合于批量制備，易于更換，可作為一次性使用的電極。而且當(dāng)其應(yīng)用于電化學(xué)發(fā)光分析時不僅具有電極的作用，還可以同時作為電化學(xué)發(fā)光池的光窗，有效面積大，解決了以往電化學(xué)發(fā)光池死體積過大的問題，提高了電化學(xué)發(fā)光檢測的靈敏度。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點
I.本發(fā)明開發(fā)了一種新的魯米諾-苯胺共聚修飾電極，通過在電化學(xué)聚合過程中加入苯胺，把發(fā)光試劑魯米諾固定到ITO電極表面，實現(xiàn)了發(fā)光物質(zhì)的固定化，同時使魯米諾與電極表面電子傳遞更直接，因而發(fā)光強(qiáng)度大，光強(qiáng)穩(wěn)定，檢測靈敏度更高，實驗證明與現(xiàn)有的聚魯米諾修飾電極相比，本發(fā)明的修飾電極在發(fā)光強(qiáng)度上提高了 10倍左右；對原花青素的檢出限降低了 4倍左右，取得了意想不到的技術(shù)效果。2.本發(fā)明采用循環(huán)伏安法，在聚合魯米諾過程中加入苯胺，控制共聚的掃描電位范圍、掃描速度、掃描圈數(shù)等參數(shù)來實現(xiàn)魯米諾在電極上的固定化；通過這種方法使得在ITO表面形成了疏松、網(wǎng)狀多孔的魯米諾-苯胺共聚修飾層，電子傳遞速率高，不僅提高了修飾電極的發(fā)光穩(wěn)定性，也提高了發(fā)光電極的發(fā)光背景強(qiáng)度，為發(fā)光電極的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。3.本發(fā)明的制備方法簡單快捷，并具有良好的重現(xiàn)性，為批量生產(chǎn)一次性、廉價的電化學(xué)發(fā)光電極提供了實用的技術(shù)。4.本發(fā)明的魯米諾-苯胺共聚修飾電極在檢測過程中不再需要在溶液中添加發(fā)光試劑或通過管路輸送發(fā)光試劑，對流動注射分析而言實現(xiàn)了單流路測量，因而可以簡化分析裝置的流路部件及混合裝置部件，簡化流動注射電化學(xué)發(fā)光分析裝置，同時也便于工作電極的更換。 5.本發(fā)明的修飾電極不僅可以應(yīng)用于流動注射電化學(xué)發(fā)光分析裝置，也可以應(yīng)用于一般的ECL測定，即采用普通燒杯或比色皿等作為檢測池，配上Pt輔助電極和甘汞電極即可使用，因而具有良好的通用性。


圖I是本發(fā)明實施例一中ITO電極的俯視 圖2是本發(fā)明實施例一中的魯米諾-苯胺共聚修飾電極與聚魯米諾修飾電極的發(fā)光強(qiáng)度的對比 其中，a、魯米諾-苯胺共聚修飾電極；b、聚魯米諾修飾電極；
圖3是本發(fā)明實施例一中魯米諾-苯胺共聚修飾電極修飾層的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述 實施例一
參見圖廣3所示，一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，包括如下步驟
(1)采用ITO玻璃板作為基礎(chǔ)電極，ITO玻璃板為IcmX5cm的長條，在其導(dǎo)電面上鋪設(shè)絕緣材料，在ITO玻璃板的一端設(shè)置電極區(qū)域，典型的為0. 5cm直徑的圓孔，另一端設(shè)置連接區(qū)域，所述電極區(qū)域位于所述絕緣材料內(nèi)部，參見圖I所示；依次用超純水、丙酮、無水乙醇和lmol/L NaOH的I :1 (體積比)混合溶液、超純水中各超聲15min洗凈，室溫下N2吹干;得至IJ ITO電極；
(2)將含魯米諾的NaOH(其pH為12. 0)溶液和苯胺溶解于0. 5mol/L的H2SO4溶液中，配置成含魯米諾濃度為lmmol/L,苯胺濃度為10mmol/L的混合液；
(3)采用循環(huán)伏安法，以飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲電極為輔助電極，在室溫磁力攪拌下，在步驟(b)中的混合液中進(jìn)行電化學(xué)共聚反應(yīng)，將魯米諾-苯胺共聚到ITO電極表面的電極區(qū)域；循環(huán)伏安法的掃描電壓范圍為(Tl. 0V，掃描速度為lOOmv/s，掃描圈數(shù)為30圈；完成后用二次去離子水沖洗，室溫下晾干，即可得到魯米諾-苯胺共聚修飾電極。
將上述制備得到的魯米諾-苯胺共聚修飾電極安裝進(jìn)流動注射檢測裝置中，Pt電極為輔助電極，Ag電極為參比電極，控制載液流速為0. 18ml/min，脈沖周期為3s，占空比為10%，上限電位為1.0V，下限電位為0V，在pH 10.0的磷酸鹽緩沖溶液中測定電化學(xué)發(fā)光。并在相同條件下與聚魯米諾修飾電極的發(fā)光強(qiáng)度進(jìn)行比較，結(jié)果參見圖2所示，由圖可見，本發(fā)明實施例一的電極發(fā)光強(qiáng)度a較聚魯米諾修飾電極b高10倍左右。圖3為魯米諾-苯胺共聚修飾電極修飾層的掃描電鏡圖，從圖中可以看出通過本發(fā)明的方法將魯米諾和苯胺共聚修飾到ITO電極表面，形成了網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，緊密貼合于基礎(chǔ)電極表面。
發(fā)光電極連續(xù)7個脈沖或重復(fù)7次測定所得發(fā)光強(qiáng)度數(shù)據(jù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)分別為I. 4%和3. 0%，表現(xiàn)出良好的重現(xiàn)性。
本發(fā)明的發(fā)光電極提供了優(yōu)異的電化學(xué)發(fā)光背景信號，因而可用于分析測定，以測定原花青素為例，同時在相同條件下與聚魯米諾修飾電極進(jìn)行比較，結(jié)果如附圖2所示。本實施例一的魯米諾-苯胺共聚修飾電極上的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度隨原花青素濃度在10mg/L至50mg/L范圍內(nèi)有良好的線性響應(yīng)(回歸方程AI=O. 1419 +0. 0090C，線性相關(guān)系數(shù) r=0. 998)，檢測限為 8. 0mg/L(S/N=3)。而現(xiàn)有的聚魯米諾修飾電極上的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度隨原花青素濃度在50mg/L至200mg/L范圍內(nèi)有線性響應(yīng)(回歸方程AI=-O. 1025 +0. 0027C，線性相關(guān)系數(shù)r=0. 98)，檢測限為 34.6mg/L(S/N=3)；
綜上可見，與現(xiàn)有的聚魯米諾修飾電極相比，本發(fā)明的修飾電極在發(fā)光強(qiáng)度上提高了10倍左右；對原花青素的檢出限降低了 4倍左右，且重現(xiàn)性改善，取得了意想不到的技術(shù)效果o
權(quán)利要求
1.一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (a)以ITO玻璃板作為基礎(chǔ)電極，在其導(dǎo)電面上鋪設(shè)絕緣材料；在ITO玻璃板的一端設(shè)置電極區(qū)域，另一端設(shè)置連接區(qū)域；洗凈、干燥，得到ITO電極； (b)將含有魯米諾的NaOH溶液和苯胺在攪拌條件下溶于H2SO4中，得到混合液； (C)采用循環(huán)伏安法，以飽和甘汞電極為參比電極，鉬絲電極為輔助電極，步驟(a)中的ITO電極為工作電極，在攪拌條件下，在步驟(b)中的混合液中進(jìn)行電化學(xué)共聚反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，取出ITO電極，洗凈、晾干之后，即可得到魯米諾-苯胺共聚修飾電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，其特征在于所述步驟(a)中，在ITO玻璃板一端的絕緣材料上開設(shè)窗口，形成所述電極區(qū)域；所述窗口位于絕緣材料的內(nèi)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中的洗凈、干燥步驟為將ITO基礎(chǔ)電極依次在超純水、丙酮、混合溶液、超純水中各超聲清洗l(T20min，然后在室溫下N2吹干；所述混合溶液為無水乙醇和lmol/L NaOH溶液的混合液，兩者的體積比為I :廣2。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，其特征在于所述步驟(b)的混合液中魯米諾的摩爾濃度為10_9 10_3mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，其特征在于所述步驟(b)的混合液中魯米諾與苯胺的摩爾濃度比為1:1飛0。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，其特征在于所述步驟(c)中循環(huán)伏安法的掃描電位范圍為0 1.0V，掃描速度為2(T250mv/S，掃描圈數(shù)為5 50圈。
7.由權(quán)利要求I所述的制備方法得到的魯米諾-苯胺共聚修飾電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種魯米諾-苯胺共聚修飾電極的制備方法，包括如下步驟(a)以ITO玻璃板作為基礎(chǔ)電極，在其導(dǎo)電面上鋪設(shè)絕緣材料；在ITO玻璃板的一端設(shè)置電極區(qū)域，另一端設(shè)置連接區(qū)域；洗凈、干燥，得到ITO電極；(b)將含有魯米諾的NaOH溶液和苯胺在攪拌條件下溶于H2SO4中，得到混合液；(c)采用循環(huán)伏安法，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，ITO電極為工作電極，在攪拌條件下，在步驟(b)中的混合液中進(jìn)行電化學(xué)共聚反應(yīng)；洗凈、晾干之后，即可得到魯米諾-苯胺共聚修飾電極。本發(fā)明實現(xiàn)了發(fā)光物質(zhì)的固定化，實驗證明與現(xiàn)有的聚魯米諾修飾電極相比，本發(fā)明的修飾電極在發(fā)光強(qiáng)度上提高了10倍左右；對原花青素的檢出限降低了4倍左右，取得了意想不到的技術(shù)效果。
文檔編號G01N21/76GK102706864SQ20121016607
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者劉超, 屠一鋒 申請人:蘇州大學(xué)