一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极制造技术

技术编号:15542519 阅读:44 留言:0更新日期:2017-06-05 11:25
一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,它属于电化学传感器技术领域,具体涉及多巴胺电化学传感电极。本发明专利技术的目的是要解决目前用来检测多巴胺的电化学传感器线性范围窄、检测限高以及响应时间慢的问题。一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极由ITO电极、聚乙烯亚胺层、负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层和碳纳米管层制备而成;以聚乙烯亚胺层/负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层/聚乙烯亚胺层/碳纳米管层为一个循环单元,将循环单元进行循环n次。本发明专利技术可获得一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极。

Dopamine electrochemical sensing electrode based on bimetallic nanoparticles doped vanadium containing heteropolyacid / carbon nanotube

The invention relates to a dopamine electrochemical sensing electrode based on a bimetallic nano particle doped vanadium containing heteropoly acid / carbon nanotube, belonging to the electrochemical sensor technology field, in particular to the dopamine electrochemical sensing electrode. The object of the present invention is to solve the problems of a narrow linear range, a high detection limit and a slow response time of an electrochemical sensor used for detecting dopamine. A pair of metal nanoparticles doped vanadium containing heteropolyacid / dopamine electrochemical sensing electrode of carbon nanotubes by vanadium heteropolyacid layer and carbon nanotube layer containing ITO electrode, polyethyleneimine layer, supported bimetallic nanoparticles prepared based on polyethyleneimine; double layer / metal nanoparticles supported vanadium containing heteropolyacid / polyethyleneimine layer carbon nanotubes / layer is a cyclic unit cycle unit cycle n. The invention can obtain a dopamine electrochemical sensing electrode based on a bimetallic nanoparticle Doped Vanadium Containing heteropolyacid / carbon nanotube.

【技术实现步骤摘要】
一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极
本专利技术属于电化学传感器
,具体涉及多巴胺电化学传感电极。
技术介绍
多巴胺是哺乳动物的中枢神经系统中一种非常重要的物质,人类大脑内多巴胺浓度的异常会引起如精神分裂症等严重疾病,因此研究灵敏、快速、简便的多巴胺的检测方法具有重要的实际意义。目前检测多巴胺的常见方法有高效液相色谱法、荧光光度法、化学发光法和毛细管电泳法等,但它们存在着一些缺陷,如样品的前处理复杂,检测过程繁琐,仪器价格昂贵且需要专职人员进行操作。因此开发价格便宜,操作简单而灵敏度又高的多巴胺分析方法具有重要意义。电化学传感技术相对于其他检测方法操作简单,成本低,电极响应快,需较短时间;电极选择性、灵敏度和重现性较好;稳定性和抗干扰强,具有良好的应用前景。多金属氧酸盐(简称多酸,简写为POMs)因为其优良的电化学性质,使其在催化领域受到了越来越多的关注。其优良的电化学性质主要体现在多酸具有高质子酸性、低温高活性、较好的质子迁移能力以及可以在温和条件下不分解且进行快速逐步的可逆多步电子转移的氧化还原反应。同时,通过改变多酸的组成和结构,多酸的电化学性质也将发生很多的变化,其中经钒原子取代的多酸因其优异的电化学性能和较好的热稳定性更是使其成为研究热点。近年来,双金属合金纳米粒子因为其独特的光电磁性能和选择性催化活性,在传感器和催化领域也具有广泛的应用价值。其中Pt纳米粒子被认为是一种非常有效的且应用十分广泛的催化剂,如利用Pt纳米粒子分解H2O2产出O2。但是Pt纳米粒子造价昂贵,这使得它的应用受到了极大地限制,而Pd作为一种新兴金属的催化剂,拥有不输于Pt的催化活性,但其价格要比Pt便宜很多。此外,在结构方面,Pd作为Pt族元素的一员,其晶格常数和晶型结构与Pt非常类似,这使得在结构中Pt和Pd会相互吸引,紧密结合。此外,Pt的d带的空位更有利缩短铂-钯合金纳米粒子内部原子之间的距离,使得铂-钯合金纳米粒子被认为是最佳的Pt纳米粒子的替代品。碳纳米管(碳管),又名巴基管,是一种结构特殊(径向、轴向尺寸均为微米量级)的一维量子材料。碳纳米管具有耐高温、耐腐蚀、耐热冲击、传热导电性好、有自润滑性和生物相容性等特性,并且其具有高的比表面积与独特的电子特性,在当它被用作电极材料时可促进电子转移反应。如将多壁碳纳米管(MWNTs)组装到玻璃毛细管内,可用于检测多巴胺。近年来,由于碳纳米管独特的光学和电学性质,特殊的表面结构以及优异的机械性能,在纳米传感器、光伏电池和纳米电子器件等高科技领域具有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决目前用来检测多巴胺的电化学传感器线性范围窄、检测限高以及响应时间慢的问题,而提供一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极。一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极由ITO电极、聚乙烯亚胺层、负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层和碳纳米管层制备而成;以聚乙烯亚胺层/负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层/聚乙烯亚胺层/碳纳米管层为一个循环单元,将循环单元进行循环n次,得到基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其中n为1~6的整数。一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极的制备方法,是按以下步骤完成的:一、制备掺杂有钯-铂合金纳米粒子的Keggin型PMo9V3溶液:(1)、在搅拌速度为40r/min~50r/min的磁力搅拌条件下将聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中,再加热至100℃~120℃,得到溶液A;步骤一(1)中所述溶液A中聚乙烯吡咯烷酮的质量与乙二醇的体积的比为(100mg~110mg):8mL;(2)、在室温下将氯亚钯酸钠和氯亚铂酸钾溶于乙二醇中,得到溶液B;步骤一(2)中所述的氯亚钯酸钠与氯亚铂酸钾的摩尔比1:(1~1.5);步骤一(2)中所述的氯亚钯酸钠的质量与乙二醇的体积的比为(28.5mg~29.4mg):3mL;(3)、将溶液B以20mg/s~25mg/s的滴加速度滴加到溶液A中,再在温度为100℃~120℃的条件下反应4h~6h,得到Pd@PtNPs溶液;步骤一(3)中所述的Pd@PtNPs溶液中聚乙烯吡咯烷酮与氯亚钯酸钠的质量比为(100~110):28.5;(4)、制备Keggin型PMo9V3溶液:①、将偏钒酸钠溶于蒸馏水中,再加热至100℃,得到温度为100℃的偏钒酸纳溶液;步骤一(4)①中所述的偏钒酸钠的物质的量与蒸馏水的体积比为0.30mol:200mL;②、将Na2HPO4溶解到蒸馏水中,得到Na2HPO4溶液;步骤一(4)②中所述的Na2HPO4的物质的量与蒸馏水的体积比为0.050mol:50mL;③、将温度为100℃的偏钒酸钠溶液和Na2HPO4溶液混合,再自然冷却至室温,得到偏钒酸钠和Na2HPO4的混合溶液;步骤一(4)③中所述的偏钒酸钠溶液与Na2HPO4溶液的体积比为4:1;④、向偏钒酸钠和Na2HPO4的混合溶液中逐滴加入质量分数为98%的硫酸,得到溶液Ⅰ;步骤一(4)④中所述的偏钒酸钠和Na2HPO4的混合溶液与质量分数为98%的硫酸的体积比为50:1;⑤、将Na2MoO4·2H2O溶解到蒸馏水中,得到Na2MoO4溶液;步骤一(4)⑤中所述的Na2MoO4·2H2O的物质的量与蒸馏水的体积比为0.225mol:150mL;⑥、将Na2MoO4溶液与溶液Ⅰ混合,再在搅拌速度为50r/min~100r/min的条件下缓慢加入质量分数为98%的硫酸,再自然冷却至室温,再使用乙醚进行萃取,中层物质为杂多酸乙醚配合物;将分离出的杂多酸乙醚配合物溶于蒸馏水中,再向蒸馏水中吹入空气,除去乙醚,得到砖红色固体;将砖红色固体溶于蒸馏水中,再在真空干燥箱中浓缩至得到晶体,再进行过滤,水洗,得到红色晶体,即为Keggin型PMo9V3;步骤一(4)⑥中所述的Na2MoO4溶液与溶液Ⅰ的体积比为(200~300):150;步骤一(4)⑥中所述的Na2MoO4溶液与质量分数为98%的硫酸的体积为150:85;⑦、将Keggin型PMo9V3溶解到蒸馏水中,得到Keggin型PMo9V3溶液;步骤一(4)⑦中所述的Keggin型PMo9V3的物质的量与蒸馏水的体积比为5mmol:1L;(5)、将Keggin型PMo9V3溶液与Pd@PtNPs溶液混合,再在常温下超声15min~25min,超声频率为60Hz~80Hz,得到掺杂有钯-铂合金纳米粒子的Keggin型PMo9V3溶液;步骤一(5)中所述的Keggin型PMo9V3溶液与Pd@PtNPs溶液的体积比为1:(0.8~1.2);步骤一(5)中所述的掺杂有钯-铂合金纳米粒子的Keggin型PMo9V3溶液中钯-铂合金纳米粒子为球形的纳米颗粒,粒径为5nm~8nm;二、制备复合电极:①、将ITO电极浸入到聚乙烯亚胺水溶液中,浸泡10h,取出后用去离子水冲洗,再用氮气吹干,得到基底含有聚乙烯亚胺层的电极;步骤二①中所述的聚乙烯亚胺水溶液的浓度为8mmol/L~12mmol/L;②、将基底含有聚乙烯亚胺层的电极浸入到聚乙烯亚胺水溶液中,浸泡15min~2本文档来自技高网
...
一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极

【技术保护点】
一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极由ITO电极、聚乙烯亚胺层、负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层和碳纳米管层制备而成;以聚乙烯亚胺层/负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层/聚乙烯亚胺层/碳纳米管层为一个循环单元,将循环单元进行循环n次,得到基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其中n为1~6的整数。

【技术特征摘要】
1.一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极由ITO电极、聚乙烯亚胺层、负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层和碳纳米管层制备而成;以聚乙烯亚胺层/负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层/聚乙烯亚胺层/碳纳米管层为一个循环单元,将循环单元进行循环n次,得到基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其中n为1~6的整数。2.根据权利要求1所述的一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于所述的基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极上的复合膜的厚度为0.29μm~1.73μm。3.根据权利要求1所述的一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于所述的负载双金属纳米粒子的含钒杂多酸层是由掺杂有钯-铂合金纳米粒子的Keggin型PMo9V3溶液干燥后得到的;所述的钯-铂合金纳米粒子为球形的纳米颗粒,粒径为5nm~8nm。4.根据权利要求1所述的一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于所述的碳纳米管层是由浓度为2mg/mL~5mg/mL的多壁碳纳米管水溶液干燥后得到的,所述的多壁碳纳米管溶液中多壁碳纳米管的管径为224nm~592nm。5.根据权利要求1所述的一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于所述的聚乙烯亚胺层是由浓度为8mmol/L~12mmol/L的聚乙烯亚胺水溶液干燥后得到的。6.根据权利要求1所述的一种基于双金属纳米粒子掺杂的含钒杂多酸/碳纳米管的多巴胺电化学传感电极,其特征在于所述的掺杂有钯-铂合金纳米粒子的Keggin型PMo9V3溶液是按以下步骤制备的:一、在搅拌速度为40r/min~50r/min的磁力搅拌条件下将聚乙烯吡咯烷酮溶解于乙二醇中,再加热至100℃~120℃,得到溶液A;步骤一中所述溶液A中聚乙烯吡咯烷酮的质量与乙二醇的体积的比为(100mg~110mg):8mL;二、在室温下将氯亚钯酸钠和氯亚铂酸钾溶于乙二醇中,得到溶液B;步骤二中所述的氯亚钯酸钠与氯亚铂酸钾的摩尔比1:(1~1.5);步骤二中所述的氯亚钯酸钠的质量与乙二醇的体积的比为(28.5mg~29.4mg):3mL;三、将溶液B以20mg/s~25mg/s的滴加速度滴加到溶液A中,再在温度为100℃~120℃的条件下反应4h~6h,得到Pd@PtNPs溶液;步骤三中所述的Pd@PtNPs溶液中聚乙烯吡咯烷酮与氯亚钯酸钠的质量比为(100~110):28.5;四、制备Keggin型PMo9V3溶液:①、将偏钒酸钠溶于蒸馏水中,再加热至100℃,得到温度为100℃的偏钒酸钠溶液;步骤四①中所述的偏钒酸钠的物质的量与蒸馏水的体积比为0.30mol:200mL;②、将Na2HPO4溶解到蒸馏水中,得到Na2HPO4溶液;步骤四②中所述的Na2HPO4的物质的量与蒸馏水的体积比为0.050mol:50mL;③、将温度为100℃的偏钒酸钠溶液和Na2HPO4溶液混合,再自然冷却至室温,得到偏钒酸钠和Na2HPO4的混合溶液;步骤四③中所述的偏钒酸钠溶液与Na2HPO4溶液的体积比为4:1;④、向偏钒酸钠和Na2HPO4的混合溶液中逐滴加入质量分数为98%的硫酸,得到溶液Ⅰ;步骤四④中所述的偏钒酸钠和Na2HPO4的混合溶液与质量分数为98%的硫酸的体积比为50:1;⑤、将Na2MoO4·2H2O溶解到蒸馏水中,得到Na2MoO4溶液;步骤四⑤中所述的Na2M...

【专利技术属性】
技术研发人员:马慧媛焦佳庞海军王新铭谭立超
申请(专利权)人:哈尔滨理工大学
类型:发明
国别省市:黑龙江,23

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1