一種快速測酚電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，涉及一種快速測酚電極及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]
[0002]苯酚(phenol)是一種常見的化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造，如殺蟲齊U、除草劑、清潔劑、皮革、溶劑和木材防腐劑以及防霉劑。同時(shí)，苯酚是一種毒害性很強(qiáng)的有機(jī)物，對一切生命個體都有毒害作用。水體中的苯酚能抑制水生物及農(nóng)作物的自然生長，濃度高時(shí)可引起動植物死亡，甚至可能發(fā)生變異。因此，對水體中苯酚含量的快速檢測對環(huán)境保護(hù)和治理方面都具有重大的意義。
[0003]近年來，隨著我國有機(jī)化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，苯酚泄漏事故頻頻發(fā)生。如2011年一輛裝載有31噸苯酚化學(xué)品的槽罐車發(fā)生碰撞事故，導(dǎo)致槽罐破裂，苯酚泄漏，約有20噸泄漏苯酚隨地表水流入新安江中，造成部分水體受到污染，對居民的正常生產(chǎn)、生活用水造成重大影響，且部分學(xué)校采取停課措施；再如2012年長江鎮(zhèn)江段的水體受苯酚污染，造成鎮(zhèn)江自來水產(chǎn)生異味，使得居民的生活用水受到影響。這些水體苯酚污染都嚴(yán)重影響到沿岸居民的正常生活，甚至于危害生命。
[0004]面對此類突發(fā)的苯酚污染事故，現(xiàn)場快速檢測對判斷事故的應(yīng)急處理效果及后續(xù)解決方案的設(shè)計(jì)至關(guān)重要?，F(xiàn)階段檢測苯酚的設(shè)備主要有高效液相色譜，紫外-可見分光光度計(jì)，氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀等。但現(xiàn)有的這些檢測方法都不同程度的存在檢測成本高，分析速度慢，檢測結(jié)果不穩(wěn)定，操作工藝復(fù)雜，儀器攜帶不便等缺點(diǎn)，且對操作人員的分析水平要求高，很多時(shí)候無法實(shí)現(xiàn)大范圍的現(xiàn)場檢測。目前，雖然有便攜式分光光度計(jì)用于現(xiàn)場分析檢測苯酚的儀器，但其抗干擾能力差，檢測限高，無法實(shí)現(xiàn)對微量苯酚污染的準(zhǔn)確測定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種快速測酚電極及其制備方法。本發(fā)明用戊二醛(GA)作交聯(lián)劑將1-氨基芘(1-AP)功能化的還原氧化石墨烯(rGO)和酪氨酸酶(Tyr)交聯(lián)到一起。然后將交聯(lián)后的酶液滴涂到絲網(wǎng)印刷電極(SPE)上，得到修飾電極rGO/l-AP -GA-Tyr/SPE,即為快速測酚電極。實(shí)現(xiàn)了快速有效的檢測苯酚的目的。該電極具有成本低、操作簡便、快速、靈敏、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明提供一種快速測酚電極的制備方法，該方法包括如下步驟:
(1)將1-AP和rGO加入無水乙醇中，每ImL的無水乙醇中有0.05-0.3 mg的1-AP和0.5-3 mg的rGO，超聲分散0.5-8 h后靜置過夜，然后離心洗滌并在70°C下烘干，得到rGO/1-AP ；
(2)將rGO/1-AP加入pH為6.0-7.0的PBS緩沖溶液中，超聲分散15-60 min,得到rGO/1-AP分散液,濃度為1-4 mg/mL。
[0007](3)取0.2 mL的rGO/1-AP分散液，加入0.2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-10%的GA溶液，充分搖動，反應(yīng)10-60 min ；
(4)在步驟3)的溶液體系中加入0.2 mL的酪氨酸酶溶液，充分搖動，反應(yīng)10-60 min,得到rGO/1-AP-GA-Tyr酶液；所述酪氨酸酶溶液是將酪氨酸酶溶解于pH為6.0-7.0的PBS緩沖溶液中，得到的濃度為2-10 mg/mL的酪氨酸酶溶液；
5)用移液槍移取步驟4)的rGO/1-AP-GA-Tyr酶液滴涂于活化處理后的SPE上，滴涂量為 10-30 μ L，制得快速測酚電極 rGO/1-AP-GA-Tyr/SPE。
[0008]步驟(I)所述每I mL的無水乙醇中有0.125 mg的1-AP和I mg的rGO,超聲時(shí)間為2 h。
[0009]步驟(2)所述rGO/1-AP分散液的濃度為2 mg/mL，超聲分散30 min。
[0010]步驟(3) GA溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，反應(yīng)時(shí)間為30 min。
[0011]步驟(4)將酪氨酸酶溶液的濃度為5 mg/mL，反應(yīng)時(shí)間為30 min。
[0012]步驟(5)所述rGO/1-AP-GA-Tyr酶液的滴涂量為15 μ L。
[0013]所述PBS緩沖液pH值為6.5。
[0014]上述方法制備得到的快速測酚電極。
[0015]所述rGO是由氫碘酸還原法制得，其還原法步驟如下:將100-400 mgGO加入50-200 ml無水乙醇中超聲分散，直至GO在無水乙醇中徹底分散；然后加入50 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55%-58%的氫碘酸，在水浴鍋恒溫85°C加熱0.5_3h后，將溶液在5000 rpm轉(zhuǎn)速下離心分尚0.5-2h并烘干。
[0016]活化處理后的SPE是由如下方法制得:在電化學(xué)工作站中，SPE的參比電極作參比電極，SPE的工作電極作工作電極，SPE的對電極作對電極，采用循環(huán)伏安法掃描酸溶液，循環(huán)伏安掃描酸液的電位范圍為-1.5-1.5 V，掃描速率為10-100 mV/s，掃描圈數(shù)為1_20圈；所述酸溶液為硫酸、硝酸或鹽酸，其濃度為0.1-1 M0
[0017]所述酸溶液優(yōu)選為硫酸，濃度為0.5 M0
[0018]所述掃描速率優(yōu)選為50 mV/s，掃描圈數(shù)為10圈。
[0019]絲網(wǎng)印刷電極(SPE):蘇州長三角系統(tǒng)生物交叉科學(xué)研究院有限公司氧化石墨烯(GO):南京先鋒納米科技公司
戍二醒(GA):Aladdin 公司酪氨酸酶(Tyr):Sigma公司。
[0020]有益效果
本發(fā)明克服現(xiàn)有檢測苯酚技術(shù)的不足，提供了一種成本低廉，制備簡單，操作方便的快速檢測苯酚的新型納米酶電極，該電極是通過戊二醛交聯(lián)技術(shù)和滴涂法將酶固定到電極上。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:⑴制備工藝簡單，成本低廉；⑵能在2min內(nèi)快速有效的檢測苯酚；(3)電極靈敏度高，檢測限低，選擇性好；(4)本發(fā)明提供的酶電極可應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0022]圖1為1-AP功能化rGO示意圖。
[0023]圖2為rGO/1-AP與GA交聯(lián)示意圖。
[0024]圖3為rGO/1-AP -GA與Tyr交聯(lián)示意圖。
[0025]圖4為滴涂法制備酶電極示意圖。
[0026]圖 5 為實(shí)施例1 中 rGO/l-AP -GA-Tyr/SPE 的 10000 倍 SEM 圖。
[0027]圖6為實(shí)施例2中rGO/l-AP -GA-Tyr/SPE檢測不同濃度苯酚的DPV圖(插圖為DPV峰流值與苯酚濃度的擬合曲線)。
[0028]圖7為實(shí)施例4中rGO/l-AP _GA_Tyr/SPE檢測不同濃度苯酚的DPV峰流值與苯酚濃度的擬合曲線。
[0029]圖8為實(shí)施例6中rGO/l-AP -GA-Tyr/SPE檢測不同濃度苯酚的DPV峰流值與苯酚濃度的擬合曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。所述方法如無特別說明均為常規(guī)方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業(yè)途徑而得。
[0031]本發(fā)明使用的絲網(wǎng)印刷電極(SPE)、氧化石墨烯(G0)、戊二醛(GA)和酪氨酸酶(Tyr)分別購自蘇州長三角系統(tǒng)生物交叉科學(xué)研究院有限公司，南京先鋒納米科技公司，Aladdin公司和Sigma公司。
[0032]實(shí)施例l、rG0/l-AP -GA-Tyr/SPE 的制備
SPE的活化處理:在電化學(xué)工作站中，以SPE的參比電極作參比電極，SPE的對電極作對電極，SPE的工作電極作工作電極，在-1.5-1.5 V電位下以50 mV/s的掃速掃描0.5 M硫酸溶液，掃描10圈?；罨蟮碾姌O室溫下放置干燥。
[0033]rGO是由氫碘酸還原法制得，其還原法步驟如下:將260 mg GO加入130 ml無水乙醇中超聲分散，直至GO在無水乙醇中徹底分散為止，得到黃褐色均質(zhì)液體。在分散后的GO中，加入50 ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55?58%的氫碘酸，在水浴鍋恒溫85°C加熱I h。反應(yīng)結(jié)束后，溶液在5000rpm轉(zhuǎn)速下離心Ih分離并烘干得到rGO。
[0034]將0.125 mg的1-AP和I mg的rGO加入I mL無水乙醇中，超聲分散2h后靜置過夜，然后離心洗滌并在70°C下烘干，得到rGO/l-AP。1-AP功能化rGO示意圖見圖1。
[0035]
稱取2 mg的rGO/1-AP加入I mL的PBS緩沖溶液(pH 6.5)中，超聲分散30 min。量取0.2 mL的rGO/1-AP分散液和0.2 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的GA溶液混合，充分搖動，反應(yīng)30min。rGO/1-AP與GA交聯(lián)示意圖見圖2。
[0036]將5 mg的Tyr溶解于I mL的PBS緩沖溶液(pH 6.5)中。量取0.2 mL的Tyr酶液加入上述溶液中，充分搖動，反應(yīng)30 min,得到rGO/1-AP-GA-Tyr酶液；rG0/l_AP -GA與Tyr交聯(lián)示意圖見圖3所示。
[0037]用移液槍移取15 μ L上述酶液滴涂于活化處理后的SPE上，于4°C放置干燥。滴涂法制備酶電極示意圖見圖4。
[0038]所得rG0/l-AP -GA-Tyr/SPE的掃描電鏡圖分別如圖5所示。由圖5可知，用以上方法，成功的將Tyr修飾到SPE電極表面。rG0/l-AP -GA-Tyr/SPE電極表面為多孔的球形態(tài)。
[0039]實(shí)施例2、rGO/1-AP -GA-Tyr/SPE電極對苯酚檢測的