[发明专利]基于硫堇功能化的碳纳米管的传感器同时检测苯二酚三种同分异构体的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于同时检测苯二酚三种同分异构体的基于硫堇功能化的碳纳米管的传感器。

背景技术

碳纳米管因其具有大的比表面积、超轻且又有高的机械韧性、吸附性能、电学特性、热稳定性等性质已成为物理、化学、材料及生物领域研究的热点。碳纳米管独特的原子结构使其表现出金属或半导体性能，利用这种独特的电子性能，可以将碳纳米管作为修饰电极。但其不足之处在于在水和大部分有机溶剂中容易团聚。

硫堇是一种生物染色剂,在基于酶的电化学传感器中可作为电子传递媒介体,其具有良好的水溶性、导电性能,所以硫堇与碳纳米管结合后,可以提高多壁碳纳米管的水溶性,使其在电极表面有良好的分散特性。

苯二酚的应用非常广泛，可用作照相显影剂、阻聚剂、橡胶防老化剂等，但也对环境造成了一定污染。由于苯二酚的三种同分异构体（邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚）具有相似的分子结构和化学属性，因此在前人的研究中，只是针对苯二酚同分异构体中的其中一种或两种异构体进行同时检测，而对其三种同分异构体同时直接测定的方法报道甚少。这成为分析化学中具有挑战性的课题。尽管有一些同时定量测定苯二酚异构体的方法, 如层析法和光谱法，但由于其方法使用的仪器昂贵、试剂消耗大、样品前处理要求高，对于同时检测废水中的苯二酚的三种异构体有一定的局限性。

发明内容

基于上述，本发明的目的在于提供一种基于硫堇功能化的碳纳米管的传感器同时检测苯二酚三种同分异构体的方法。本发明采用功能化纳米碳材料构建特异功能化界面的修饰电极。与传统的电极相比，这种功能化界面的修饰电极能很好的识别苯二酚同分异构体，即苯二酚的三种异构体（邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚）在该电极上有分开的氧化峰。从而实现了对邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚的同时检测。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于硫堇功能化的碳纳米管的传感器同时检测苯二酚三种同分异构体的方法，其步骤是：

a.多壁碳纳米管的羧基化：称取0.2g的碳纳米管加入到体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸混合物的圆底烧瓶中，并在室温下超声分散30分钟，再用油浴锅加热到120℃回流4小时，然后用蒸馏水洗到中性，产物经砂型漏斗抽滤，最后在70℃的真空干燥箱中烘干，待用；

    b.称取100mg羧基化的多壁碳纳米管（MWNTs）和50mg的硫堇浸到装有100mg的N-羟基琥珀酰亚胺和100mg的N,N-二环己基碳酰亚胺水溶液的圆底烧瓶中超声分散30min,然后用油浴锅在60℃下加热搅拌回流6小时，将得到的产物用砂芯漏斗进行抽滤，再分别用乙醇和蒸馏水洗到中性，洗掉未参加反应的硫堇，得到硫堇功能化的碳纳米管，在60℃下真空干燥12小时；然后把功能化的碳纳米管分散在二次蒸馏水中备用；

    c.将玻碳电极依次用0.3μm、0.05μm的三氧化二铝悬浊液抛光成镜面，再依次经体积浓度为95%的乙醇、二次蒸馏水超声清洗后，得到处理后的玻碳电极；采用刚处理过的玻碳电极为工作电极、以铂柱为对电极、以饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系，插入到盛有含有1mM的铁氰化钾探针分子的氯化钾电解质溶液中，进行循环伏安扫描，对裸玻碳电极进行表征； 

     d.将c步骤所述的表征好的玻碳电极取出用二次蒸馏水冲洗、用洗耳球吹干后滴上1μL、质量浓度为2mg/mL硫堇功能化的碳纳米管，置于室内自然晾干，制得功能化的多壁碳纳米管修饰的玻碳电极（MWNTs-TH/GCE）为电化学传感器； 

e.采用步骤d所述的功能化的多壁碳纳米管修饰的玻碳电极（MWNTs-TH/GCE）作为工作电极、以铂柱为对电极、以饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系共同插入盛有4mL含有苯二酚同分异构体浓度为：6.7, 21, 37, 52, 81, 130, 203, 342, 409, 476 μM的0.1M 、pH为7.0的磷酸盐缓冲溶液中进行DPV扫描，得到不同浓度苯二酚同分异构体的DPV图；

f.采用origin软件作图，分别绘制功能化的多壁碳纳米管修饰的玻碳电极（MWNTs-TH/GCE）在不同浓度苯二酚同分异构体中氧化峰电流跟浓度的线性关系。

本发明优点和产生的有益效果是：