一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的方法及其应用。将磁珠水溶液超声分散均匀，柠檬酸与磁珠分散液混合，静置于旋转仪上，依次进行磁性分离、去除上清液后再用磷酸盐缓冲液清洗的步骤三次；再用缓冲液进行重分散，滴于洗净的金磁电极上，然后置于铁氰化钾和硫酸钾混合溶液中构建三电极系统进行多电位阶越，制备得到普鲁士蓝。本发明专利技术方法制备普鲁士蓝，操作简单可控、成本低、收效高，应用于过氧化氢检测效果显著，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料科学及电化学生物传感领域，尤其是一种电化学转化磁珠制 备普鲁士蓝的方法及其应用。
技术介绍
磁性纳米材料具有常规纳米材料的比表面积大、生物相容性好、富含表面功能基 团、表面自由能高等优点，可有效固定大量生物分子，同时不破坏生物构型及活性，另一方 面，磁珠，基于其独特磁性，在磁分离富集和磁热疗等领域应用广泛。然而，目前磁珠涉及的 应用主要基于磁性，其本身化学/电化学性质鲜有开拓。 普鲁士蓝具有优异的化学稳定性、电催化特性及生物相容性，制备方便、成本低 廉，作为电子中介体广泛地应用于电化学分析、化学(生物)传感领域。普鲁士蓝对过氧化氢 的电还原具有高选择性和灵敏度，能有效降低过氧化氢的还原电位，减少电化学活性物的 干扰，再加上它的低成本使它在修饰电极上比辣根过氧化物酶更优越。不论是传统化学方 法还是现有的电化学方法中，要将普鲁士蓝沉积在导电基质上都要在含有金属离子和相应 的金属氰根离子的强酸环境中进行。强酸环境严重影响一些不耐酸性的材料(如生物材料） 的活性，不可避免地限制了普鲁士蓝的应用。由此可见，现有技术中的普鲁士蓝在水相中分 散性不佳。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术是提供了一种电化学转化磁珠制备普鲁 士蓝的方法，通过磁珠为牺牲模板电化学制备普鲁士蓝，并获得其传感应用。 本专利技术的技术方案的步骤如下： -、一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的方法： 1)将磁珠水溶液在工作频率为40kHz，功率为160W的超声作用下分散5min，得到分 散均匀的磁珠分散液。 2)将用于羧基化磁珠的柠檬酸与磁珠分散液混合，静置于旋转仪上12h过夜，柠檬 酸与磁珠分散液的配比为0. lmmol-0.3mmol每毫克磁珠。 3)进行磁性分离，去除上清液后再将磁珠用磷酸盐缓冲液清洗，本步骤重复进行 三次； 4)再用一水合2-吗啉乙磺酸(MES)缓冲液进行重分散； 5)取重分散后得到的磁珠分散液滴于洗净的金磁电极上，然后将固定有磁珠的金 磁电极置于铁氰化钾和硫酸钾混合溶液中构建三电极系统进行多电位阶越，制备得到普鲁 士蓝。所述步骤1)中磁珠浓度为lOmg/mL。 所述的柠檬酸的浓度为0.1M-0.3M，优选的柠檬酸的浓度为0.2M。 所述的磷酸盐缓冲液的浓度为0.01M-0.05M，pH < 6.0。所述磷酸盐缓冲液为 Na2HP〇4_NaH2P〇4水溶液。优选的磷酸缓冲液采用浓度为0.02M，pH=6.0的Na 2HP〇4_NaH2P〇4水 溶液。 所述的一7义合2-吗啉乙磺酸(MES)的浓度为Ο·01M-0·05M，pH < 6·0。 所述的金磁电极采用以下方式清洗:金磁电极依次在砂纸、0.5μηι氧化错粉末和 0.05μπι氧化铝粉末中打磨，打磨后经充分清洗，再依次在超纯水、乙醇和超纯水中各超声5 分钟，配制Pr ihna溶液滴加5yL于电极表面，保持5分钟，Pr ihna溶液主要由浓硫酸和30 %过 氧化氢溶液以体积比3:1组成，最后采用大量超纯水进行清洗。 所述的柠檬酸羧基化磁珠，浓度为0.5-2mg/mL，体积为3-10yL。 所述的铁氰化钾和硫酸钾混合溶液中铁氰化钾和硫酸钾的浓度分别为0. l-5mM和 O.lMo 所述多电位阶跃采用以下参数：第一阶段，电压1.60V，时长450s;第二阶段电压 0V，时长250s。 所述多电位阶跃法可采用循环伏安法代替，要求高电位为1.65V，低电位为-0.05V，扫描圈数不低于20。 电化学转化磁珠制备得到的普鲁士蓝修饰电极可用于但不限于检测过氧化氢。 本专利技术主要是在中性的铁氰化钾溶液中，在磁场控制下，金电极表面施加高电位 触发电化学析氧形成局部强酸性环境使磁珠化学反应释放铁离子;接下来施加低电位电化 学还原得到亚铁氰化钾与铁离子反应生成普鲁士蓝。 二、一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的应用： 1)将上述电化学转化磁珠后获得的普鲁士蓝修饰金电极置于10mL PBS缓冲液中， 构建三电极系统。 2)采用恒电位方法，在搅拌条件下，待电流达到稳态后加入过氧化氢。以加入前后 的电流差为响应信号。所述电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的应用中，PBS缓冲液的pH< 6.0。所述电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的应用中，三电极系统为：普鲁士蓝修饰电极 为工作电极，甘汞电极为参比电极，碳棒为对电极。所述电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的应用中，恒电位方法的电位为0.3V-0.7V。优 选电位为0.7V。 本专利技术的有益效果是： 本专利技术方法制备普鲁士蓝，可在中性酸碱度环境中进行、操作简单可控、成本低、 收效高，获得的普鲁士蓝可在表面成膜、性质稳定、电化学活性高。制备工艺简单，易于推 广，且成功用于传感检测信号输出，具有广阔的应用前景 本专利技术克服了普鲁士蓝在水相中分散性不佳的问题，借助合适载体和修饰方法实 现良好分散或固定进一步拓展了普鲁士蓝的应用性能和范围。【附图说明】 图1为本专利技术方法制备普鲁士蓝的反应示意图。 图2为实施例1制备得到的普鲁士蓝电化学表征图。 图3为实施例1制备得到的普鲁士蓝的扫描电镜图。 图4为实施例2循环伏安法电化转化磁珠制备得到的普鲁士蓝的循环伏安表征图。【具体实施方式】 为了使本
的人员更好地理解本专利技术技术方案，下面结合附图和实施方式 对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术的实施例如下： 实施例1: 将0.5、1、1.5和2mg/mL的15mL磁珠水溶液置于50mL离心管中，在工作频率为 40kHz，功率为160W的超声作用下分散5min，得到分散均勾的磁珠分散液。再加入15mL浓度为0.4M的柠檬酸水溶液，超声30min，室温条件(25 °C )条件下旋转 反应20h。依次进行磁性分离、去除上清液，将磁珠用磷酸盐缓冲液清洗的步骤三次，然后分 散于15mL MES缓冲液中（磁珠的最终浓度约为lmg/mL)，4°C下保存。分别取上述羧基化磁珠3、5、7和10yL，滴于干净的金磁电极上，静置3min，再将固 定有磁珠的电极置于10mL含0.4mM铁氰化钾和0.1M硫酸钾的混合溶液中。采用三电极系统， 以饱和甘汞电极为参比电极，碳电极为对电极，进行多电位阶越（1.65￥，45〇 8;0￥，25〇8)制 备普鲁士蓝，如图1所示。 在0.1M K2S〇4(pH 6.0)溶液中-0.3V-0.5V循环伏安表征电化学转化磁珠制备的 普鲁士蓝，可见普鲁士蓝的两对特征氧化还原峰，证明成功制备普鲁士蓝，如图2所示（lmg/ mL磁珠，羧基化磁珠分散液滴加体积为5yL)。图3给出了所制备的普鲁士蓝的扫描电镜表 征，可见其表面粗糙多孔，表明具有大表面积，有利于获得大量反应位点以促进电化学和催 化性能。其中，当磁珠浓度分别为0.5、1.5和2mg/mL以及羧基化磁珠分散液滴加体积为5yL 时，均可制备得到普鲁士蓝，但循环伏安曲线位于0.15V处的还原流峰分别为磁珠浓度为 lmg/mL时的80 %、85 %和64%。证明采用不同浓度磁珠均可制备得到普鲁士蓝，但lmg/mL为 最佳值。 当磁珠浓度为lmg/mL、羧基化磁珠分散液滴加体积分别为3、7和10yL时，均可制备 得到普鲁士蓝，但循环伏安曲线位于0.15V处的还原流峰分别为羧基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学转化磁珠制备普鲁士蓝的方法，其特征在于其步骤如下：1)将磁珠水溶液在工作频率为40kHz，功率为160W的超声作用下分散5min，得到分散均匀的磁珠分散液；2)将柠檬酸与磁珠分散液混合，静置于旋转仪上12h过夜，柠檬酸与磁珠分散液的配比为0.1mmol‑0.3mmol每毫克磁珠；3)进行磁性分离，去除上清液后再将磁珠用磷酸盐缓冲液清洗，本步骤重复进行三次；4)再用一水合2‑吗啉乙磺酸(MES)缓冲液进行重分散；5)取重分散后得到的磁珠分散液滴于洗净的金磁电极上，然后将固定有磁珠的金磁电极置于铁氰化钾和硫酸钾混合溶液中构建三电极系统进行多电位阶越，制备得到普鲁士蓝。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：傅迎春，李玲艳，李延斌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33