檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于分析化學(xué)的光電化學(xué)傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于Cu+催化的疊氮基和炔基環(huán)加成反應(yīng)實現(xiàn)硫化鎘量子點與金納米粒子互相接近，利用它們之間的電荷轉(zhuǎn)移引起體系光電流變化為基礎(chǔ)來構(gòu)建光電化學(xué)離子傳感器，可以有效實現(xiàn)Cu2+檢測。
【背景技術(shù)】
[0002]光電化學(xué)過程指的是光敏材料在光照作用下所發(fā)生的經(jīng)由電子激發(fā)及電荷轉(zhuǎn)移的光電轉(zhuǎn)換過程。電化學(xué)生物傳感器作為一種獨立的集成檢測裝置，已經(jīng)對生化、醫(yī)療領(lǐng)域產(chǎn)生了日益重要的影響；隨著納米技術(shù)和材料化學(xué)的快速發(fā)展，在光電化學(xué)過程與電化學(xué)生物傳感器結(jié)合的基礎(chǔ)上發(fā)展出了新一代光電化學(xué)生物傳感，從而為探索各類生物學(xué)相互作用提供了一種新的靈敏檢測方法；本質(zhì)上，和其它已經(jīng)建立的分析技術(shù)如電致化學(xué)發(fā)光一樣，光電化學(xué)分析也是一種基于傳統(tǒng)電化學(xué)的分析技術(shù)；因此，該方法繼承了后者的諸多優(yōu)點，如價格低廉，設(shè)備簡單，靈敏度高；但是，兩者之間也存在了很大的差異，光電化學(xué)傳感技術(shù)具有一些在傳統(tǒng)電化學(xué)平臺上難以實現(xiàn)的優(yōu)點。在光電化學(xué)檢測中，光被用作激發(fā)信號來激發(fā)光電化學(xué)物質(zhì)，而電信號則作為檢測信號，該過程與電致化學(xué)發(fā)光正好相反。由于采用了兩種不同形式的激發(fā)和檢測信號，該技術(shù)背景信號較低，故具有很高的靈敏度；實際上，在使用相同設(shè)計進行同一物質(zhì)檢測時，基于光電化學(xué)的方法也比基于電化學(xué)的方法呈現(xiàn)出更好的檢測性能；
[0003]點擊化學(xué)是由化學(xué)家巴里?夏普萊斯在2001年引入的一個合成概念，闡述的是通過小單元的拼接，來快速可靠地完成各種分子的化學(xué)合成，尤其強調(diào)開辟以碳-雜原子鍵合成為基礎(chǔ)的組合化學(xué)新方法，并借助這些反應(yīng)(點擊反應(yīng))來簡單高效地獲得分子多樣性。點擊化學(xué)的代表反應(yīng)就是銅催化的疊氮-炔基環(huán)加成反應(yīng)。點擊化學(xué)在化學(xué)合成領(lǐng)域做出了巨大的貢獻，已經(jīng)成為目前最吸引人的合成理念之一；但是將點擊化學(xué)應(yīng)用于分析領(lǐng)域的報道較少，到目前為止，還沒有關(guān)于點擊化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于光電化學(xué)傳感器構(gòu)建的報道;
[0004]本發(fā)明通過抗壞血酸對Cu2+的還原，利用Cu +催化的疊氮-炔基環(huán)加成反應(yīng)使得硫化鎘量子點和金納米粒子互相接近，相互作用，從而影響CdS量子點電荷轉(zhuǎn)移的特點來設(shè)計Cu2+光電傳感體系；在這樣的系統(tǒng)中，增加Cu 2+濃度會使環(huán)加成反應(yīng)進行的更完全，從而增強硫化鎘量子點和金納米粒子的電荷轉(zhuǎn)移來導(dǎo)致光電流的降低。該系統(tǒng)利用點擊化學(xué)反應(yīng)使特定的金納米粒子與硫化鎘量子點相互靠近發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移的原理，來實現(xiàn)Cu2+傳感檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的內(nèi)容就是提供一種基于光電化學(xué)傳感的Cu2+測定方法；
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0007]基于光電化學(xué)傳感的Cu2+檢測方法，包括以下步驟:
[0008]a.炔丙基官能化金納米粒子的合成:
[0009]在50mL三頸瓶中加入1mL左右1.58 X 1^3M AuCl3.HCl.4Η20水溶液，充分?jǐn)嚢璨⒓訜嶂粱亓?，然后快速加?.2-1.3mL 0.05M的梓檬酸鈉，在溶液顏色變?yōu)樯罴t色后，繼續(xù)回流20-40min，然后停止加熱冷卻至室溫，將此金納米粒子膠體溶液保存在冰箱中待用；接著在塑料離心管中加入1.60mL左右的金納米粒子膠體溶液和200 μ L左右0.0lM的3-巰基丙酸，再加入0.0lg NaCl，將離心管置于常溫振蕩儀中室溫振蕩20-24h，然后將此離心管在13000轉(zhuǎn)速下離心20-30min，去掉上層清液，加入1.5-2.0mL水/乙醇混合液(水/乙醇=98: 2)分散底部固體，該離心分散過程重復(fù)三次，然后在離心管中繼續(xù)加入1mg左右N-羥基琥珀酰亞胺和30mg左右1-乙基-3-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽，放于常溫振蕩儀中振蕩10-15min，接著將離心管取出，往溶液中加入200 μ LlmM炔丙基胺，在室溫下振蕩5-7h，最后將此離心管在15000轉(zhuǎn)速下離心30-50min，去掉上層清液，加入3-5mL 二甲基甲酰胺分散底部固體，該離心分散過程重復(fù)三次，得到所需的炔丙基官能化金納米粒子DMF溶液，保存于4°C的冰箱中待用；
[0010]b.CdS量子點的合成:
[0011]在10mL三頸瓶中加入30-50mL0.0lM CdCl2溶液和250 μ L巰基乙酸，攪拌的同時向溶液中通入氮氣30-40min ;在此期間，使用IM的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到合適數(shù)值(7-13);然后，加入3-7mL 0.1M Na2S溶液，在110°C下通氮氣加熱回流4h左右，最后將合成的量子點用蒸餾水1:1稀釋；在此實驗中，選擇合適的PH值，保持CdCl2溶液濃度和體積不變的情況下，通過調(diào)整所加入的0.1M硫化鈉溶液的體積，就可以得到具有不同S/Cd的CdS量子點；合成的CdS量子點溶液保存于4°C的冰箱中待用；
[0012]c.多層修飾膜電極的制備:
[0013]ITO導(dǎo)電玻璃切成小片之后，依次放入丙酮、IM NaOH乙醇水混合溶液(乙醇:蒸餾水=I: 1)、蒸餾水各超聲15-20min，然后用大量清水沖洗，在105-120°c環(huán)境下干燥2_3h，備用；將洗凈干燥后的ITO電極浸入2%鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液1min左右，取出后用水洗滌，再浸入備用的CdS量子點溶液中約lOmin，取出后用水洗滌；該過程重復(fù)3-5次，得到所需的多層修飾膜電極；
[0014]d.Cu2+的光電化學(xué)測定體系的構(gòu)建:
[0015]如圖1所示，11-疊氮_3，6，9-三氧^^一烷_1_胺是通過1_乙基_3-(3_ 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺耦合反應(yīng)固定到CdS量子點修飾的ITO電極上；室溫下，首先將CdS量子點修飾電極浸沒在包含20毫克左右1-乙基-3-(3- 二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽和10毫克左右N-羥基琥珀酰亞胺的1.0毫升蒸餾水中約一小時，然后用約1mM pH值為7.4磷酸緩沖液小心沖洗；隨后，將20-30 μ LlmM的11-疊氮-3，6，9-三氧十一烷-1-胺滴在電極表面并且在4°C環(huán)境下放置8-12小時，用磷酸緩沖液沖洗電極去除未固定的11-疊氮-3，6，9-三氧^^一烷-1-胺；然后將11-疊氮-3，6，9-三氧i^一烷-1-胺修飾電極浸泡在ImM乙醇胺中，于4°C封閉2-3h，再用1mM磷酸緩沖液小心沖洗后，備用；接下來，將11-疊氮_3，6，9-三氧^^一烷-1-胺修飾電極浸沒在500 μ L含有1mM抗壞血酸和不同濃度Cu2+的炔丙基官能化金納米粒子DMF溶液中，在室溫下反應(yīng)10-12h，將炔丙基改性的金納米粒子通過點擊化學(xué)反應(yīng)固定到ITO電極表面；然后，把處理過的金納米粒子修飾電極依次用蒸餾水、乙醇、二氯甲烷漂洗，再浸泡在蒸餾水中約20分鐘；最后，沖洗電極，在光電化學(xué)測試系統(tǒng)上測量各自的光電流強度；該測定條件:500W的氙燈作為激發(fā)光源，光通過單色器照射到工作電極上，入射光的強度通過輻照計測定，390nm波長處的光電流強度約為400 μ ff/cm2;光電測試中采用三電極體系:工作電極為電極面積為0.25cm2的ITO電極，Pt絲電極作為對電極，Ag/AgCl電極(飽和KCl)作為參比電極，光電流由CHI750a電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司)測定。光電流的測定均在恒定的電位(0V vs飽和Ag/AgCl)及在含0.1M維生素C的0.1M磷酸緩沖液(pH = 7.4)中進行，檢測前通高純氮氣約15mi η除氧，測定時保持氮氣氛；
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點:
[0017]1.選擇性好，常見的金屬離子基本不干擾；
[0018]2.靈敏度較高，檢測限可達2.ΟΧΙΟ,Μ ;
[0019]3.操作簡便，用簡單的光電儀器即可。
【附圖說明】
[0020]圖1為點擊化學(xué)反應(yīng)放大光電化學(xué)生物傳感器設(shè)計原理圖；
[0021]圖2為不同濃度的銅離子光電流響應(yīng)圖。
【具體實施方式】
[0022]下面通過具體實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明；但是本發(fā)明并不限于這些實施例；
[0023]實施例1:
[0024]在10mL三頸瓶中加入50mL 0.0lM CdCl2溶液和250 μ L巰基乙酸，攪拌的同時向溶液中通入氮氣30min ;在此期間，使用IM的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH到11 ;然后，加入5mL0.1M Na2S溶液，在110°C下通氮氣加熱回流4h ;在此系列實驗中，可以得到S/Cd配比為1:1的CdS量子點；將洗凈干燥后的ITO電極浸入2%鄰苯二甲酸二乙二醇二丙烯酸酯溶液lOm