基于復合膜修飾ITO電極的乙醇傳感器的研究.pdf

1、目的：在醫(yī)學、法醫(yī)學、食品安全檢測、環(huán)境等領域,C2H5OH的測定都具有重要的意義。尤其隨著經(jīng)濟的發(fā)展,醉酒駕駛逐漸增多,故血液中酒精濃度的定量快速檢測的意義日益重要。電化學生物傳感器檢測法由于具有較高的靈敏度,較寬的線性范圍,快速的響應時間而逐漸成為血液中酒精含量測定方法研究的熱點。
　　 MWCNTs是一種納米級的兼具有金屬性和半導體性的材料。該材料具有導電性強、較大的比表面積和良好的電催化活性,是一種被廣泛采用的電子傳遞媒

2、介體。在電化學生物傳感器電活性物質的電子傳遞過程中已被證實效果顯著。PB納米粒子具有的納米級尺寸效應,同時可降低氧化還原物質尤其是過氧化物電化學反應的過電位;PB結構穩(wěn)定,并具有優(yōu)越的催化活性和良好的電子可逆?zhèn)鬟f效應。ITO電極是鍍有氧化銦錫薄膜的一種電極。其化學性質穩(wěn)定、易于制得,同時具有導電性和催化性。本實驗利用羧基化的多壁碳納米管(MWCNTs)修飾氧化銦錫(ITO)電極,并在其表面吸附一層納米普魯士藍(PB)顆粒作為電子介體制作

3、一種新型的乙醇傳感器。通過該方法實現(xiàn)了對乙醇的直接電化學催化,并放大電響應信號,從而為建立一種新的檢測血中C2H5OH電化學方法奠定了基礎。
　　 方法：
　　 (1)將ITO玻璃切割均勻,制備成ITO條形電極。
　　 (2)將5mg純化的多壁碳納米管超聲分散在50mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中。超聲處理10 min,制備成1.0mg/mL的MWCNTs分散懸浮液。取20μL分散液滴涂于ITO電極上(0.

4、6×0.6cm2),得到碳納米管修飾電極(MWCNT/ITO)。然后在PBS(pH=7.0)緩沖溶液中循環(huán)伏安掃描,分析修飾了MWCNTs的ITO電極的性能。
　　 (3)將5mmol/L K3Fe(CN)6溶液100mL在磁力攪拌下緩慢加入到100mL5mmol/L FeCl3(pH=1)中,攪拌3h得到Nano-PB膠體溶液。然后將前期制備好的MWCNTs/ITO電極浸泡在納米PB溶液中,通過靜電吸附,在MWCNTs/ITO

5、電極表面形成均勻的納米PB膜。將該復合電極分別在PBS和PBS+C2H5OH溶液中采用循環(huán)伏安法掃描,考察制備的電極的最優(yōu)性能和測試條件。
　　 (4)通過采用氣相色譜法測定血液中乙醇濃度進行平行比較,測定MWCNTs/PB/ITO復合電極的性能。
　　 結果：在ITO電極上自組裝一層MWCNTs,然后通過靜電吸附修飾上一層納米普魯士藍膜,制備出性能良好的乙醇生物傳感器。所制備傳感器對乙醇具有明顯的電化學活性,線性范圍為

6、0.5～10mmol/L,在S/N=3的情況下,檢出限為0.07mmol/L(R=0.9968),達到95％穩(wěn)態(tài)響應時間約為15s。
　　 將MWCNTs/ITO電極浸入納米普魯士藍溶液中,分別在2、4、8、16小時后取出。并將制備好的不同MWCNTs/PB/ITO復合電極分別在0.02mol/L的PBS溶液中采用循環(huán)伏安法掃描,其電流響應值隨浸泡時間的增加而逐漸增大,在達到8小時后變化趨于平穩(wěn)。同時將優(yōu)化好的復合電極分別在不同

7、溫度、pH值及掃描速率中進行考察,得出該復合傳感器在室溫25攝氏度、pH=7.0的條件下以50mv/s的速率掃描為最優(yōu)化條件。
　　 用此法制備的C2H5OH電化學生物傳感器具有較高的催化活性,較低的檢測限,較快的檢測速度,將該電化學生物傳感器用于C2H5OH的實際檢測,結果令人滿意。
　　 結論：本實驗首先在ITO電極上自組裝一層MWCNTs,然后通過靜電吸附修飾一層納米普魯士藍復合膜,制備出新型的C2H5OH電化學生