本發(fā)明涉及納米復(fù)合材料的制備和應(yīng)用，特別是涉及一種聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用，具體為采用液-液界面聚合法一步制備聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料，并以此修飾電極用于構(gòu)建h2o2無酶傳感器。
背景技術(shù)：
：過氧化氫(h2o2)是生物體系中的一種重要化學(xué)物質(zhì)，它嚴(yán)重影響細(xì)胞功能和新陳代謝，高濃度過氧化氫甚至?xí)鸺?xì)胞死亡。許多酶能夠催化底物產(chǎn)生過氧化氫，因此酶活性、酶底物濃度(葡萄糖、乳酸、谷氨酸和尿酸等)能夠通過測定產(chǎn)生過氧化氫的量進(jìn)行檢測。另外在許多酶促反應(yīng)、蛋白質(zhì)積聚和抗原-抗體識別過程中也伴隨著過氧化氫的生成或消耗。過氧化氫的檢測在環(huán)境、食品以及其他領(lǐng)域也具有重要的意義，例如：過氧化氫在食品包裝、食品纖維等方面用作消毒殺菌劑，由于其在食品行業(yè)廣泛的應(yīng)用，為有效降低安全風(fēng)險，必須對過氧化氫的殘留濃度進(jìn)行有效監(jiān)測。因此，迫切需要建立一種靈敏度高、快速有效的檢測過氧化氫的方法。目前已經(jīng)被實際應(yīng)用的幾種檢測過氧化氫的方法有：化學(xué)發(fā)光法、分光光度法、熒光測定法和電化學(xué)法等。電化學(xué)方法因操作簡單、靈敏度高、線性范圍寬、快速而穩(wěn)定的響應(yīng)信號等優(yōu)點而受到人們的青睞。但多數(shù)電化學(xué)方法為基于過氧化物酶的生物傳感器，酶電極中的酶受外界環(huán)境的影響較大，不穩(wěn)定且易失活，直接影響傳感器的壽命和測定結(jié)果的準(zhǔn)確性，在一定程度上制約了酶電極的使用。因此，構(gòu)建性能優(yōu)越的無酶h2o2生物傳感器具有重要的現(xiàn)實意義。導(dǎo)電聚合物由于具有優(yōu)良的導(dǎo)電性、較高的比表面積、易于制備和良好的生物相容性等特點近年來被廣泛用于電化學(xué)生物傳感器制備。在眾多的導(dǎo)電聚合物中，聚吡咯(ppy)以其良好的環(huán)境穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可調(diào)等特點而備受關(guān)注。鉑納米粒子(ptnps)具有優(yōu)越的電化學(xué)活性和催化特性，作為催化劑應(yīng)用于電化學(xué)工程得到了廣泛的認(rèn)可。研究表明，聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料，能夠發(fā)揮兩種材料的協(xié)同作用，有效提高電子的轉(zhuǎn)移速率，克服h2o2在裸電極上氧化還原過程緩慢的問題，從而在構(gòu)建無酶型傳感器方面有著極高的優(yōu)勢。cewang等人以fe3o4微球為模板，先氧化聚合吡咯制備了ppy/fe3o4雜化微球，然后在含有該ppy/fe3o4雜化微球的溶液中，以甲酸還原氯鉑酸，并同步溶解fe3o4制備了pt/ppy雜化空心微球。由于納米尺寸的鉑催化粒子很好的分散在聚吡咯基體中，因此pt/ppy雜化空心微球?qū)2o2還原表現(xiàn)出了較高的催化活性，實現(xiàn)了h2o2的低濃度無酶檢測。用此法制備的聚吡咯中鉑納米粒子的平均直徑在4.1nm左右。zhanfangma等人以fecl3為氧化劑，聚乙烯醇為分散劑，氧化聚合制備了聚吡咯納米顆粒，然后在含有聚吡咯納米顆粒的分散水溶液中，微波加熱下，用乙二醇還原k2ptcl6,制備了可用于h2o2無酶檢測的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料，其中pt納米粒子的平均粒徑為3nm。綜合文獻(xiàn)報道，目前用于h2o2無酶傳感器的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的制備方法均涉及多步反應(yīng)，過程繁瑣復(fù)雜。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明就是針對上述存在的缺陷而提供一種聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用，采用液-液界面聚合法一步制備聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料，并以此修飾電極構(gòu)建h2o2無酶傳感器。本發(fā)明在化學(xué)還原法還原鉑的同時引發(fā)吡咯的聚合，一步完成，操作簡單。制備所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料中，鉑納米粒子均勻的分散在聚吡咯中，通過改變吡咯單體與h2ptcl6的摩爾比，可以有效控制復(fù)合材料中鉑納米粒子的含量，粒徑均為2-4nm。所得聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的電化學(xué)活性非常高,可以實現(xiàn)h2o2的高靈敏度檢測，且穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，抗干擾能力強。本發(fā)明的一種聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的制備方法及其應(yīng)用技術(shù)方案為，一種聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)將吡咯單體溶于chcl3中，作為底部有機層o；(2)將h2ptcl6和hclo4配置成水溶液，作為水相層w；(3)將步驟(2)中的水相層w溶液沿著甁壁輕輕倒入步驟(1)中的有機層o的上層，建立液/液界面體系；(4)靜置反應(yīng),收集上層溶液，依次用乙醇、去離子水反復(fù)離心洗滌除去雜質(zhì),產(chǎn)物在40℃條件下真空干燥，即制得聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料。步驟(1)具體為，將70μl吡咯單體溶于5mlchcl3中，作為底部有機層o。所述制備方法的步驟(1)中吡咯溶液的濃度為0.2mol/l。步驟(2)具體為，將1ml～0.0625ml質(zhì)量濃度為8％的h2ptcl6和0.08718ml質(zhì)量濃度為69％的hclo4配置成5ml的水溶液，作為水相層w。步驟(2)配制出的水溶液，h2ptcl6的濃度為0.04mol/l–0.0024mol/l，hclo4的濃度為0.2mol/l。步驟(3)中，吡咯單體與氯鉑酸的摩爾比為5～40：1。步驟(4)中，在0-5℃的條件下,靜置反應(yīng)12h。所述的一種聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的制備方法在構(gòu)建h2o2無酶傳感器中的應(yīng)用，按所述的方法制備聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料，并以該聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料修飾電極用于構(gòu)建h2o2無酶傳感器。所述的h2o2無酶傳感器檢測極限為1.8μm，線性范圍：5μm到915μm。所述的應(yīng)用，包括以下步驟：①取10mg聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料分散在1ml二甲基甲酰胺(dmf)中，超聲分散1h,得到均勻分散的聚吡咯/鉑納米粒子-dmf溶液；聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料分散液的濃度為10mg/ml。②將5μl聚吡咯/鉑納米粒子-dmf溶液滴加到直徑3mm玻碳電極表面，室溫干燥24h后制得修飾電極；③將步驟②中制得修飾電極用于溶液中h2o2的電化學(xué)檢測。本發(fā)明的有益效果為：(1)利用液-液界面聚合法，制備聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料，在化學(xué)還原法還原鉑的同時引發(fā)吡咯的聚合，一步完成，操作簡單。(2)制備所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料中，鉑納米粒子均勻的分散在聚吡咯中，通過改變吡咯單體與h2ptcl6的摩爾比，可以有效控制復(fù)合材料中鉑納米粒子的含量，粒徑均為2-4nm。(3)所得聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的電化學(xué)活性非常高,可以實現(xiàn)h2o2的高靈敏度檢測，且穩(wěn)定性和重現(xiàn)性好，抗干擾能力強。附圖說明：圖1所示為本發(fā)明實施例1中所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的掃描電鏡圖片；圖2所示為本發(fā)明實施例1中所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的透射電鏡圖片；圖3所示為實施例1中所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的高分辨透射電鏡圖片；圖4所示為實施例1中所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的紅外光譜圖；圖5所示為實施例1中所得的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的電子能譜圖；圖6所示為吡咯單體：h2ptcl6摩爾比為10:1的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的透射電鏡圖片；圖7所示為吡咯單體：h2ptcl6摩爾比為20:1的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的透射電鏡圖片；圖8所示為吡咯單體：h2ptcl6摩爾比為40:1的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的透射電鏡圖片；圖9所示為本發(fā)明的材料構(gòu)建的h2o2傳感器在-0.1v下檢測h2o2的計時電流曲線，插圖為前600s的放大圖；圖10為根據(jù)圖5實驗結(jié)果，h2o2還原電流與h2o2濃度之間的線性關(guān)系。圖11所示為本發(fā)明的材料構(gòu)建的h2o2傳感器在-0.1v下檢測濃度為50μm的h2o2和濃度均為0.5mm的抗壞血酸(aa)、葡萄糖(glucose)和檸檬酸(citricacid)的計時電流曲線。具體實施方式：為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實例來詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。實施例1(1)將70μl吡咯溶于5mlchcl3中，作為有機相o。(2)將1ml質(zhì)量濃度為8％氯鉑酸水溶液和0.08718ml質(zhì)量濃度為69％的hclo4的氯鉑酸水溶液配置成5ml的水溶液，作為水相層w。(3)將步驟(2)中的水相溶液w沿著甁壁輕輕倒入步驟(1)中的有機溶液o的上層，建立液/液界面體系；(4)在0-5℃的條件下,靜置反應(yīng)12h,收集上層溶液，依次用乙醇、去離子水反復(fù)離心洗滌除去雜質(zhì),產(chǎn)物在40℃條件下真空干燥，即制得本發(fā)明的聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料。此例中,吡咯單體與氯鉑酸的投料比(摩爾比)為5:1。所制得聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的掃描電鏡圖片和透射電鏡圖片分別見圖1和圖2。由圖1和圖2可見，聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料為100-200nm的無規(guī)則顆粒，其中鉑納米粒子均勻分布在聚吡咯中。高分辨透射電子顯微鏡圖片(圖3)顯示，復(fù)合材料中鉑納米粒子為面心立方結(jié)構(gòu)，粒徑在2-4nm。紅外光譜(圖4)和電子能譜(圖5)表征表明，復(fù)合材料為典型的聚吡咯，含有pt,c,n,o和cl元素，其中pt元素含量為12％。實施例2～4：改變制備過程中吡咯單體與氯鉑酸的投料比，其它條件不變，制得不同pt含量的復(fù)合材料，見表1。所制得聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料的透射電鏡結(jié)果見圖6-8。由圖可知，隨著氯鉑酸相對用量的減少，所得復(fù)合材料中鉑納米粒子的粒徑無明顯變化。表1實施例吡咯單體與氯鉑酸的投料比復(fù)合材料中鉑的含量210:19.6％320:16％440:13.2％實施例5h2o2無酶傳感器的制備①取10mg聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料分散在1ml二甲基甲酰胺(dmf)中，超聲分散1h,得到均勻分散的聚吡咯/鉑納米粒子-dmf溶液；聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料分散液的濃度為10mg/ml。②將5μl聚吡咯/鉑納米粒子-dmf溶液滴加到直徑3mm玻碳電極表面，室溫干燥24h后，制得h2o2生物傳感器。實施例6對h2o2的檢測將實施例5所制得電化學(xué)傳感器置于ph＝7.4濃度為0.1m的磷酸鹽緩沖溶液中，檢測電位為-0.1v下，連續(xù)加入不同濃度的h2o2，得到安培響應(yīng)的計時電流曲線，如圖9所示。同時擬合得到h2o2濃度與電流的線性關(guān)系，如圖10所示。從圖10可以得出，由聚吡咯/鉑納米粒子復(fù)合材料制備的電化學(xué)傳感器的檢測極限為1.8μm(s/n＝3)，線性范圍為5μm-915μm。h2o2的相應(yīng)電流與濃度具有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r＝0.9975，擬合方程為i(μa)＝1.8858+0.02343ch2o2,因此，本發(fā)明提供的電化學(xué)傳感器可用于h2o2的定量檢測。實施例7h2o2傳感器的抗干擾、重現(xiàn)性和穩(wěn)定性將實施例5所制備的電化學(xué)傳感器置于0.1mph＝7.4磷酸鹽緩沖溶液中，檢測電位-0.1v下，連續(xù)加入50μm的h2o2、0.5mm的抗壞血酸、0.5mm的葡萄糖和0.5mm的檸檬酸，得到安培響應(yīng)的計時電流曲線，如圖11所示，只有在加入50μm的h2o2時才出現(xiàn)明顯的響應(yīng)電流，而加入0.5mm的抗壞血酸、葡萄糖和檸檬酸時不產(chǎn)生安培響應(yīng)，表明該傳感器具有良好的抗干擾性能；根據(jù)實施例5，制備5個平行的傳感器,在0.1mph＝7.4的磷酸鹽緩沖溶液中,檢測電位-0.1v下,檢測濃度為0.1mm的h2o2，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(r.s.d)為4.5％，表明該傳感器具有良好的重現(xiàn)性；實施例5所制備的電化學(xué)傳感器在含有0.1mmh2o2的0.1mph＝7.4磷酸鹽緩沖溶液中,于-0.1v做計時電流測試，經(jīng)過3600s后,發(fā)現(xiàn)安培響應(yīng)仍能維持其初始響應(yīng)電流的95％,表明該傳感器具有良好的穩(wěn)定性。當(dāng)前第1頁12