一種雙酚a分子印跡電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于電化學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種檢測雙酚A的分子印跡電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用。以修飾了金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料的玻碳電極為工作電極，采用循環(huán)伏安法制備聚鄰苯二胺和雙酚A的混合膜，最后洗脫雙酚A得到分子印跡電化學(xué)傳感器。采用差示脈沖伏安法檢測土樣中雙酚A的含量，并與高效液相色譜法對比，其方法間相關(guān)性良好。本發(fā)明所述印跡電化學(xué)傳感器具有響應(yīng)快速，靈敏度高，選擇性強(qiáng)，更寬的線性范圍，實用性強(qiáng)，易于推廣等特點。
【專利說明】
一種雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電化學(xué)檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種檢測雙酚A的分子印跡電化學(xué)傳 感器及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙酚A(BPA)是由苯酚、丙酮在酸性介質(zhì)中合成的重要有機(jī)化工原料，被廣泛用于 罐頭食品和飲料的包裝、奶瓶、水瓶、牙齒填充物所用的密封膠、眼鏡片以及其他數(shù)百種日 用品的制造過程中。研究證明，雙酚A具有內(nèi)分泌干擾作用，主要表現(xiàn)在有模擬雌激素的效 果，即使很低的劑量也能使動物產(chǎn)生雌性早熟、精子數(shù)下降、前列腺增生等作用。此外，具有 生物毒性，如胚胎毒性和致畸性，可明顯增加動物卵巢癌、前列腺癌、白血病等癌癥的發(fā)生。
[0003] 雙酚A有多種分析測試方法，目前主要有分光光度法和熒光測定法、毛細(xì)管電泳 法、氣相色譜法和氣質(zhì)聯(lián)用法、液相色譜法和液質(zhì)聯(lián)用法等。但是這類儀器檢測技術(shù)存在價 格昂貴，操作費(fèi)時，需要專業(yè)技能操作等缺點；而酶聯(lián)免疫分析方法(ELISA)、熒光偏振免疫 分析方法(FDIA)等免疫分析方法，雖然識別性能強(qiáng)，靈敏度高，但是也存在抗體制備時間 長，對結(jié)構(gòu)相似的目標(biāo)分子識別性差，操作誤差大等缺點。
[0004] 分子印跡材料(Molecular imprinting materials，MIPs)具有較強(qiáng)的特異識別性 能，抗干擾力強(qiáng)，親和力好，且具有耐溫、耐壓、耐腐蝕，壽命長等優(yōu)點，引起了研究者高度的 興趣。而納米材料因其具有良好導(dǎo)電性、生物兼容性、易于功能化、寬的電化學(xué)窗口、大的表 面積等優(yōu)點，將其應(yīng)用于分子印跡技術(shù)領(lǐng)域，既可以突出分子印跡分離富集目標(biāo)分子，清除 基體干擾的能力，又能提高其靈敏度，降低檢出限，提高分析的精度和準(zhǔn)確性，基于此，現(xiàn) 提供一種分子印跡電化學(xué)傳感器的制備及應(yīng)用方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，本發(fā)明的首要目的在于提供一種雙酚A分子印 跡電化學(xué)傳感器的制備方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法制備得到的雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感 器。
[0007] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器的應(yīng)用。
[0008] 本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0009] -種雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，按照以下操作步驟：
[001 0] (1)制備金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料；
[0011] (2)用步驟(1)所得納米復(fù)合材料修飾預(yù)處理過的玻碳電極；
[0012] (3)將修飾后的玻碳電極通過電化學(xué)聚合鄰苯二胺和雙酚A的混合膜，得到分子印 跡修飾電極;洗脫除去混合膜中的雙酸A，得到雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器。
[0013] 步驟（1)所述制備金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料是一步還原法，具體按照以 下步驟:將氧化石墨烯于水中超聲分散，得到濃度為0.5-1. Omg/mL均勻的分散液，加入3- 9.6μΜ氯金酸混合后磁力攪拌過夜;在60-100 °C加熱，恒溫后加入水合肼，水熱反應(yīng)l_4h后， 持續(xù)攪拌冷卻至室溫;離心，洗滌得到金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料;所述水合肼的用 量是按照每mg氧化石墨烯使用2-3yL水合肼。
[0014] 步驟(2)所述預(yù)處理過玻碳電極是按照以下步驟進(jìn)行預(yù)處理:將玻碳電極依次用 0.3μπι、0.05μπι的Al2〇3粉末在麂皮上進(jìn)行拋光，清洗后依次在無水乙醇和超純水中超聲洗 滌，晾干待用。
[0015] 步驟(2)所述修飾是采用以下步驟:將金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料分散在 體積比為1:1的N，N-二甲基甲酰胺和水中，得到濃度為0.5mg/mL金和還原氧化石墨烯分散 液;將預(yù)處理過玻碳電極在其表面滴加金和還原氧化石墨烯分散液，自然晾干或者烘干，再 用超純水淋洗。
[0016] 步驟(3)所述將修飾后的玻碳電極通過電化學(xué)聚合鄰苯二胺和雙酚A的混合膜的 具體操作過程為:將修飾后的玻碳電極放入含模板分子和印跡單體的醋酸緩沖溶液中，其 中模板分子為雙酚A，印跡單體為鄰苯二胺，通過循環(huán)伏安法得到嵌有雙酚A的分子印跡修 飾電極，所述循環(huán)伏安法的掃描電位為〇-〇. 8V，掃描圈數(shù)為5-15，掃速為25-lOOmV/s;所述 洗脫除去混合膜中的雙酸A是采用洗脫液超聲洗脫。所述醋酸緩沖溶液中含有的雙酸A和鄰 苯二胺的摩爾濃度比為2:1-18:1，醋酸緩沖溶液的濃度為0.5-5M，其pH = 5.2;所述洗脫液 為體積比1:1的緩沖溶液與乙醇混合而成的混合液，超聲洗脫的時間為2-30分鐘。
[0017] -種由上述制備方法得到的雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器。
[0018] 上述雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器在檢測土壤中雙酚A中的應(yīng)用，所述應(yīng)用按照以 下檢測步驟:室溫條件下，將分子印跡電化學(xué)傳感器浸在土壤樣品緩沖液中，浸泡5-20分鐘 后，通過差分脈沖伏安檢測法檢測，該差分脈沖伏安檢測的掃描電位為0.0-1.2V，電位增量 為0.004V，脈沖寬度為0.2s，每次掃描后，將分子印跡電化學(xué)傳感器置于空白底液中進(jìn)行循 環(huán)掃描至無峰后，用水淋洗晾干，重復(fù)使用。
[0019] 所述土壤樣品緩沖液是將0. lmL土樣提取液溶于0.9mLlM的磷酸鹽緩沖溶液中制 成的，該緩沖溶液的P Η = 6.9 ;所述土樣提取液是往10 - 2 5 m g 土壤樣品中加入乙醇定容到 100-250mL容量瓶中，超聲萃取1-2小時，減壓過濾，通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮，再定容到5-25mL容量瓶中。
[0020] 所述分子印跡電化學(xué)傳感器對雙酚A的檢測線性范圍為2.50 X 10_7M-1.75 X 10_5M 和1 · 75 X 10-5M-1 · 00 X 10-4M，回歸方程為Ιρ(μΑ) =0 · 259c(yM)+0 · 025(R2 = 0.998)和Ιρ(μΑ) = 0.073c(yM)+3.306(R2 = 0.999)，檢測限為 8.33X10-8M，S/N = 3,與液相色譜檢測方法相 比，相關(guān)系數(shù)為0.997。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:本發(fā)明提出的一種分子印跡 電化學(xué)傳感器的制備及應(yīng)用方法，通過修飾電極再電聚合的方法制備了納米金/還原氧化 石墨烯/雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器，克服了傳統(tǒng)方法存在的膜厚度大、電荷在電極上傳 遞速度慢、響應(yīng)時間長，涂布不均勻和可逆性差等缺點，抗干擾能力強(qiáng)、重現(xiàn)和穩(wěn)定性好;同 時通過差分脈沖伏安法研究了該傳感器對雙酚A及其結(jié)構(gòu)類似物的識別性能，建立了一種 快速檢測雙酚A的分析方法，結(jié)果表明，該傳感器響應(yīng)快速、靈敏度高、識別性能好，為快速 檢測環(huán)境中的雙酸A提供了更寬的線性范圍，實用性強(qiáng)，易于推廣。
【附圖說明】
[0022] 圖1為制備金和還原氧化石墨烯復(fù)合材料的流程圖。
[0023] 圖2為制備分子印跡電化學(xué)傳感器的示意圖。
[0024]圖3為rGO，Au/rGO，印跡傳感器洗脫前后的電鏡圖。
[0025] 圖4為印跡傳感器對雙酸A類似物的識別性能圖。
[0026] 圖5為印跡傳感器檢測雙酸A的標(biāo)準(zhǔn)曲線。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 [0028] 實施例1
[0029] -種金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料的制備方法：
[0030] 稱取20mg的氧化石墨烯，于20mL的水中超聲分散1小時，加入9.6μΜ的HAUC14,溶液 最終體積為40mL，磁力攪拌12小時過夜;再于油浴鍋中加熱至80°C，持續(xù)攪拌并加入60yL的 水合肼，恒溫反應(yīng)3小時；停止反應(yīng)，并繼續(xù)攪拌冷卻至室溫；離心分離出黑色固體，真空干 燥得到金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料產(chǎn)物。其反應(yīng)過程如圖1所示。所得到的產(chǎn)物用掃 描電鏡進(jìn)行鑒定，其結(jié)果如圖3中的A，B所示，經(jīng)過修飾的還原氧化石墨烯，其表面有金納 米生成。
[0031] 實施例2
[0032] -種分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法：
[0033] (1)將玻碳電極依次用0.3μπι、0.05μπι的Al2〇3粉末在麂皮上進(jìn)行拋光，清洗后在無 水乙醇和超純水中分別超聲洗滌，罩上燒杯晾干。
[0034] (2)稱取5mg的實施例1所得金和還原氧化石墨稀納米復(fù)合材料，在DMF/水(體積比 1:1)中超聲分散1.5小時制得分散液。
[0035] (3)用移液槍取5yL步驟(2)所得分散液，滴在電極表面，50 °C烘箱中干燥，超純水 淋洗晾干得到Au/rGO/GCE。
[0036] (4)以Au/rGO/GCE為工作電極，鉑片為對電極，飽和甘汞為參比電極，組成三電極 工作電解池;將三電極放入含9mM 0PD和1.5mM BPA的醋酸緩沖溶液中（1Μ，ρΗ5.2)，在掃描 電位為〇-〇. 65V，掃描速度為50mV/s，掃描圈數(shù)為12的條件下進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，得到分子 印跡修飾電極；
[0037] (5)將分子印跡修飾電極分別浸泡在roS(pH5 · 2)/乙醇（1:1)和roS(pH7 · 4)/乙醇 (1:1)的溶液中，分別超聲15min，以去除印跡中的雙酚A，得到雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感 器。整個制備過程的示意圖如圖1所示。其洗脫前后通過掃描電鏡進(jìn)行表征，如圖3中的C和D 所示，聚合后，電極表面變得粗糙，洗脫后，形貌大致沒有改變。
[0038] 實施例3
[0039] 采用實施例2所得雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器檢測雙酸A，包括以下步驟：
[0040] 將雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器放入含一系列濃度(0.025，0.05，0.1，0.25，0.5， 1，2.5，5，10，25，50，100μΜ)的雙酚A磷酸緩沖溶液中（pH6.9)，浸泡15分鐘后，取出用超純 水淋洗，放入電解池中進(jìn)行差示脈沖伏安掃描，掃描電位為0.3-0.8V，電位增量為0.004V， 脈沖寬度為ο. 05V，振幅為0.2V。每次掃描后，將雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器置于空白底液 中進(jìn)行循環(huán)掃描至無峰后，用水淋洗晾干，重復(fù)操作。其操作示意圖如圖2所示，其結(jié)果如圖 5，所述分子印跡電化學(xué)傳感器對雙酚A的檢測線性范圍為2.50 X 10_7M-1.75 X 10_5M和1.75 X 10-5Μ-1 ·00Χ 10-4M，回歸方程為Ip(yA)=0.259c(yM)+0.025(R2 = 0.998WPIp(yA) = 0.073c(yM)+3.306(R2 = 0.999)，檢測限為8.33X10-8M，S/N=3,與液相色譜檢測方法相比， 相關(guān)系數(shù)為0.997。
[0041 ] 實施例4
[0042] 本發(fā)明雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器測試其特異性，包括以下步驟：
[0043] 將印跡傳感器(MIP)和純鄰苯二胺聚合膜(NIP)浸泡在雙酚A，間苯二酚，對苯二 酚，酚酞，雙酚酸（濃度為65μΜ)的磷酸緩沖溶液(pH6.9)中，浸泡15分鐘后，在掃描電位-0.1-1.2V，電位增量為0.004V，脈沖寬度為0.05V，振幅為0.2V下進(jìn)行差示脈沖伏安掃描，得 到對應(yīng)的峰電流。其結(jié)果如圖4所示，該傳感器對雙酸A有較強(qiáng)的識別性能，對其他類似物的 吸附性能一般，而純鄰苯二胺聚合膜由于存在非特異性吸附，也出現(xiàn)一定的峰電流，但是與 印跡膜相比，電流很小，證明該印跡傳感器識別性能好。
[0044] 實施例5
[0045] 實際樣品中雙酸A前處理方法，包括以下步驟：
[0046] 將土樣曬干，過60目篩子，取10g樣品置于lOOmL的容量瓶中，用無水乙醇定容，超 聲2小時后，減壓過濾得到上清;用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮并定容在10mL的容量瓶中。放于4°C 冰箱中保存，一周內(nèi)測完。
[0047] 實施例6
[0048] 取實施例5中經(jīng)過雙酸A前處理的樣品，溶于roS (pH6.9)的溶液中配置濃度為2.5μ Μ和25μΜ，將印跡電極浸泡在所述溶液中15min，用差示脈沖伏安法掃描，平行進(jìn)行三次實 驗，讀取結(jié)果取平均值。其測試結(jié)果，回收率在93.70-118.80%之間。與高效液相測試結(jié)果 對比，如表1所示，兩種測試方法間的相關(guān)性為0.997。
[0049]表1實際樣品檢測的結(jié)果對比表
[0051]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于按照以下操作步驟： (1) 制備金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料； (2) 用步驟(1)所得納米復(fù)合材料修飾預(yù)處理過的玻碳電極； (3) 將修飾后的玻碳電極通過電化學(xué)聚合鄰苯二胺和雙酚A的混合膜，得到分子印跡修 飾電極;洗脫除去混合膜中的雙酸A，得到雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于： 步驟(1)所述制備金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料是一步還原法，具體按照以下步驟:將 氧化石墨烯于水中超聲分散，得到濃度為0.5-1. Omg/mL均勻的分散液，加入3-9.6μΜ氯金酸 混合后磁力攪拌過夜；在60-100°C加熱，恒溫后加入水合肼，水熱反應(yīng)l_4h后，持續(xù)攪拌冷 卻至室溫;離心，洗滌得到金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料;所述水合肼的用量是按照每 mg氧化石墨稀使用2-3yL水合肼。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于： 步驟（2)所述預(yù)處理過玻碳電極是按照以下步驟進(jìn)行預(yù)處理：將玻碳電極依次用0.3μπι、 0.05μπι的Α12〇3粉末在麂皮上進(jìn)行拋光，清洗后依次在無水乙醇和超純水中超聲洗滌，晾干 待用。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙酚Α分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于： 步驟(2)所述修飾是采用以下步驟:將金和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料分散在體積比為 1:1的N，N-二甲基甲酰胺和水中，得到濃度為0.5mg/mL金和還原氧化石墨烯分散液;將預(yù)處 理過玻碳電極在其表面滴加金和還原氧化石墨烯分散液，自然晾干或者烘干，再用超純水 淋洗。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于： 步驟(3)所述將修飾后的玻碳電極通過電化學(xué)聚合鄰苯二胺和雙酚A的混合膜的具體操作 過程為:將修飾后的玻碳電極放入含模板分子和印跡單體的醋酸緩沖溶液中，其中模板分 子為雙酸A，印跡單體為鄰苯二胺，通過循環(huán)伏安法得到嵌有雙酚A的分子印跡修飾電極，所 述循環(huán)伏安法的掃描電位為〇-〇. 8V，掃描圈數(shù)為5-15，掃速為25-lOOmV/s;所述洗脫除去混 合膜中的雙酸A是采用洗脫液超聲洗脫。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于： 所述醋酸緩沖溶液中含有的雙酚A和鄰苯二胺的摩爾濃度比為2:1-18:1，醋酸緩沖溶液的 濃度為〇. 5-5M，其pH=5.2;所述洗脫液為體積比1:1的緩沖溶液與乙醇混合而成的混合液， 超聲洗脫的時間為2-30分鐘。7. -種由權(quán)利要求1-6任一項所述制備方法得到的雙酸A分子印跡電化學(xué)傳感器。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙酚A分子印跡電化學(xué)傳感器在檢測土壤中雙酚A中的應(yīng)用， 其特征在于:所述應(yīng)用按照以下檢測步驟:室溫條件下，將分子印跡電化學(xué)傳感器浸在土壤 樣品緩沖液中，浸泡5-20分鐘后，通過差分脈沖伏安檢測法檢測，該差分脈沖伏安檢測的掃 描電位為〇. 0-1.2V，電位增量為0.004V，脈沖寬度為0.2s，每次掃描后，將分子印跡電化學(xué) 傳感器置于空白底液中進(jìn)行循環(huán)掃描至無峰后，用水淋洗晾干，重復(fù)使用。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述土壤樣品緩沖液是將0 . lmL土樣提取 液溶于〇. 9mLlM的磷酸鹽緩沖溶液中制成的，該緩沖溶液的pH = 6.9;所述土樣提取液是往 10-25mg土壤樣品中加入乙醇定容到100-250mL容量瓶中，超聲萃取1-2小時，減壓過濾，通 過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進(jìn)行濃縮，再定容到5-25mL容量瓶中。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其特征在于:所述分子印跡電化學(xué)傳感器對雙酚A的檢 測線性范圍為2 · 50 X 10-7M-1 · 75 X 10-5M和 1 · 75 X 10-5M-1 · 00 X 10-4M，回歸方程為 1ρ(μΑ)= 0.259。化]\〇+0.025(1?2 = 0.998)和1口化厶）=0.073。(4]\〇+3.306(1?2 = 0.999)，檢測限為8.33 X 10-8Μ，S/N=3，與液相色譜檢測方法相比，相關(guān)系數(shù)為0.997。
【文檔編號】G01N27/48GK106018530SQ201610207346
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】丁金龍, 劉潔, 趙肅清, 崔錫平, 吳盼盼, 胡青青, 焦洛瑩, 陳瑩珊, 沈定
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué)