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《基于碳納米管修飾電極的甲醛生物傳感器.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第40卷分析化學(xué)(FENXIHUAXUE)研究報告第6期2012年6月ChineseJournalofAnalyticalChemistry909～914基于碳納米管修飾電極的甲醛生物傳感器張仁彥張學(xué)驁賈紅輝李新華(國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)院工程物理研究所，長沙410073)摘要利用甲醛脫氫酶和羧基化多壁碳納米管修飾的絲網(wǎng)印刷電極，制備了基于還原型輔酶I檢測的甲醛生物傳感器，并優(yōu)化了傳感器的檢測條件。結(jié)果表明，此傳感器對甲醛有較好的電催化氧化作用，顯著降低了甲醛的氧化峰電位。在0．001～1lmmol／L范圍內(nèi)，響應(yīng)電流與甲醛
2、的濃度線性相關(guān)，其線性回歸方程為(“A)一0．944c(retool／L)+0．0623，相關(guān)系數(shù)為0．9934，響應(yīng)時間約為20S，檢出限為0．2~tmol／L(S／N=3)。關(guān)鍵詞碳納米管；甲醛脫氫酶；還原型輔酶I；絲網(wǎng)印刷電極引言甲醛(HCHO)是一種無色、易溶、具有強烈刺激性氣味的有機污染物’2]，快速準(zhǔn)確地檢測甲醛對于環(huán)境保護(hù)和人類健康具有重要意義。其傳統(tǒng)檢測方法主要有分光光度法、催化動力學(xué)光度法、熒光光度法、電化學(xué)法及色譜法等B。上述方法的主要缺陷在于需要現(xiàn)場采集樣品，再到實驗室內(nèi)進(jìn)行分析，不能滿足快速、實時在
3、線檢測和連續(xù)檢測等要求[51。而傳統(tǒng)的電化學(xué)傳感器雖然制作簡單、成本較低、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，但其所受干擾物質(zhì)多，且電解質(zhì)易與被測甲醛氣體發(fā)生不可逆化學(xué)反應(yīng)[41。生物傳感器，特別是電化學(xué)生物傳感器，具有檢測速度快、在線分析能力強、靈敏度高、特異性好等優(yōu)點】，有望實現(xiàn)對甲醛的快速實時在線檢測和連續(xù)檢測。研究表明，甲醛在甲醛脫氫酶(FDH)的催化下生成甲酸和還原型輔酶I(NADH)，通過檢測甲醛酶催化反應(yīng)中生成的NADH可以實現(xiàn)對甲醛的檢測。相關(guān)研究在近年取得了重大進(jìn)展。但是，NADH在普通電極上電催化氧化過程需要較高的氧化峰電位
4、(>1V)【7】。在如此高的氧化峰電位下檢測NADH的過程易受其它電化學(xué)反應(yīng)的干擾，從而使NADH的直接測定變得十分困難”。碳納米管具有大的比表面積和優(yōu)異的電子輸運性能，用其修飾電極可以顯著降低NADH的氧化峰電位1。本研究構(gòu)建了可以在低電位下檢測NADH的羧基化多壁碳納米管修飾絲網(wǎng)印刷電極，并采用自組裝法將FDH固定化在該電極表面，制備了基于NADH檢測的甲醛生物傳感器。與現(xiàn)有的電化學(xué)傳感器[3,91相比，此生物傳感器引入了對甲醛特異性敏感的FDH，并實現(xiàn)了NAD。。的再生，提高了傳感器的抗干擾能力和使用壽命。但是，此傳
5、感器仍存在對檢測環(huán)境要求較高、檢出限較高等不足。2實驗部分2．1儀器與試劑CHI760C電化學(xué)分析儀／212作站(上海辰華儀器有限公司)；pHS一25型pH計，HH恒溫水浴鍋(江蘇中大儀器廠)；KQ-500B型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)；DZF型真空干燥箱(北京科委永興儀器有限公司)；SZ一93自動雙重純水蒸餾器(上海亞榮生化儀器廠)。甲醛脫氫酶(FDH，Putida公司)；氧化型輔酶工(NAD)和還原型輔酶工(NADH)，均購于Sigma公司；羧基化的多壁碳納米管(深圳納米港公司)；銀漿427SS、碳漿423
6、SS(分析純，Acheson公司)，實驗用水均為二次蒸餾水，其它試劑均為分析純。實驗所用的甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體用乙酰丙酮分光光度法標(biāo)定。2．2甲醛生物傳感器的制備[7]甲醛生物傳感器的制備見文獻(xiàn)[7]。在0．5mm厚的陶瓷基板上依次印刷銀層、碳層和絕緣層，放入2Ol1-1o-16收稿；2o12一O1—14接受E-mail：xazhang@nudt．edu．cn9lO第4O卷90℃真空干燥箱中15rain。用微量注射器取5p,L1．0g／L多壁碳納米管溶液，滴于電極表面，室溫下空氣中風(fēng)干。制得的羧基化多壁碳納米管修飾的絲網(wǎng)印刷電極如
7、圖1a所示，其中直徑為4mm的圓盤為工作電極，銀電極作為參比電極，碳電極為對電極。取一片制備好的羧基化多壁碳納米管修飾的絲網(wǎng)印刷電極，經(jīng)水洗后以氮氣吹干；滴50“L戊二醛溶液于其上，室溫中保存1h，水洗后以氮氣吹干；滴5“LFDH溶液在工作電極和參比電極之間的反應(yīng)區(qū)域，室溫靜置4h，水洗后以氮氣吹干，即得甲醛生物傳感器，置于4℃冰箱中冷藏待用。2．3檢測系統(tǒng)的搭建采用的檢測系統(tǒng)如圖1b所示，以在線氣體擴散法通過氣液的相轉(zhuǎn)移途徑，將甲醛由氣相轉(zhuǎn)入甲醛分析溶液(含有NAD的磷酸鹽緩沖溶液)中。實驗中，甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體在適當(dāng)?shù)奈恢米?/p>
8、入到緩慢勻速流動的氮氣流中，載帶待測物的氮氣流通過甲醛分析溶液時，甲醛生物傳感器產(chǎn)生暫態(tài)電流時間曲線，據(jù)此可以對甲醛進(jìn)行定量分析。參比電極圖1羧基化多壁碳納米管修飾的絲網(wǎng)印刷電極(a)m和檢測系統(tǒng)(b)Fig．1Carboxylmulti—walledcarbonnanotubesmodifiedscr
