一种再生碳纤维超微电极的方法技术

本发明专利技术公开了一种再生碳纤维超微电极的方法，是将参比电极和毒化电极一起置于去离子水中，通过恒电位电流时间法，对参比电极和毒化电极进行活化操作；其中去离子水中不添加任何其他化学物质。本发明专利技术的上述方法活化效果好，经处理后的碳纤维超微电极，电化学响应较毒化后电极明显增加，再生电极电化学性能稳定。

A method of regenerating carbon fiber ultrafiltration

The invention discloses a method for regeneration of carbon fiber microelectrodes, the reference electrode and the electrode with poison in the deionized water, the potentiostatic current time method, the reference electrode and the electrode poisoning activation operation; the deionized water does not add any other chemicals. The above method has good activation effect. After treatment, the electrochemical response of the carbon fiber super micro electrode is significantly increased, and the electrochemical performance of the regeneration electrode is stable.

【技术实现步骤摘要】
一种再生碳纤维超微电极的方法
本专利技术涉及生物电化学分析
，具体涉及一种再生碳纤维超微电极的方法。
技术介绍
超微电极具有高时间、空间分辨率及高灵敏度等优良特性，近年来在多个领域得到了广泛而深入的研究，已成为电化学研究中极具发展前景的一个重要分支。由于它能够在生物体系中检测特定微区内的快速而微小的化学变化，超微电极电化学检测被广泛应用在生物微环境中探索细胞化学，而且特别适宜于活体分析。然而，在生物电化学分析体系中，超微电极表面易被电化学反应中产生的自由基或电聚合产物污染而钝化，电极污染物主要是一些有机生物分子如五羟色胺，组胺，氨基酸，NADH，苯胺等以及其氧化、代谢产物，它们易在电极表面吸附形成绝缘膜，导致电极电信号随时间急剧衰减，灵敏度和选择性严重下降。为了提高电极的检测灵敏度，大量研究工作采用一些化学、物理方法对电极表面进行活化处理。化学方法一般通过构建化学修饰电极来改变电极表面结构，进而在一定程度上改变反应电位和反应速率，使电极不仅具有传递电子的功能，还能对电化学反应进行促进与选择。程寒等研制了单壁碳纳米管修饰的碳纤维微电极(单壁碳纳米管修饰电极的抗污染性能研究及其用于五羟色胺检测，分析化学，vol.41：540-545，2013)，采用安培法对五羟色胺进行检测，修饰电极对五羟色胺造成的电极污染有显著的减轻。然而对电极进行修饰处理过程较复杂，还会污染环境，且修饰电极往往存在修饰物在电极表面附着不够牢固、膜的厚度难以控制、电极寿命较短等缺点。也有研究把电极先在二次蒸馏水中浸泡10min，再以0.05mol/L的磷酸生理缓冲溶液pH6.0作底液，先将电位调至2.5V恒定位活化30s，再将电位调至-1.0V恒电位活化30s。然后在-0.6～0.9V范围内做循环伏安扫描(扫速为100mV/s)直至循环曲线平衡，电极经重蒸馏水冲洗后，置于重蒸馏水中备用。碳纤维电极经电化学处理后，灵敏度提高、分辨率改善。经电化学活化处理后的碳纤维电极用于活体测定多巴胺时，可逆性发生了很大的变化。物理方法包括采取机械打磨抛光的方法从块状电极表面除去表面附着的污染物，该技术不适合在超微电极表面实施。另外还有激光烧蚀、火焰刻蚀、酸洗等传统方法，张丽瑶等报道了通过火焰刻蚀法再生碳纤维电极(再生碳纤维电极的新方法，分析测试学报，vol.18：457-459，2002)，此法再生电极的各种性能与原电极相当，应用不方便之处在于苛刻的处理条件易改变电极微结构和表面化学作用，导致电极响应重现性和稳定性变差。
技术实现思路
针对碳纤维超微电极活化存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种既简单方便，又效果良好的活化方法，再生电极电化学性能稳定，具有良好的电化学响应。本专利技术提供的再生碳纤维超微电极的方法，是将参比电极和毒化电极一起置入去离子水中，通过恒电位电流时间法，对参比电极和毒化电极进行活化操作；其中去离子水中不添加任何其他化学物质。所述去离子水，包括采用一般方法例如离子交换树脂去除水中的阴离子和阳离子的水，还包括纯度级别更高的蒸馏水、纯水、高纯水、超纯水等。只要水符合国际标准化组织ISO/TC147规定的“去离子”定义“去离子水完全或不完全地去除离子物质”即可。本专利技术上述技术方案，其中一个创新点在于使用去离子水对电极进行活化。我们研究发现，去离子水中离子种类单一，键合在碳纤维表面的基团明确，可以排除溶液中其他离子的干扰，电极活化机理清晰。另外，使用超纯水作为活化底液，通过氧化刻蚀除去电极表面的绝缘层，再于碳纤维超微电极洁净表面键合羟基修饰层，活化电极的生物相容性良好，更加适用于活体检测，应用范围更广。对于其他电沉积底液，我们也进行过比较试验，采用Tris-HCl缓冲溶液作为电沉积底液对毒化电极进行活化处理，结果表明相同实验条件下Tris-HCl缓冲溶液由于存在其他阴离子的干扰，活化效果较去离子水活化电极差，且基线漂移较严重。恒电位电流时间法是通过控制被测电极的电位，选定一段时间内保持电位不变，检测这段时间内的电流值，时间为横坐标，电流为纵坐标绘制电流-时间曲线。初始电位及活化时间的优化即改变电位的大小及电镀时间两个参数，检测不同电位及活化时间下毒化电极的活化程度来确定最佳初始电位及活化时间。具体可参见具体实施方式部分的2.2节，描述了初始电位和活化时间的优化。优选地，上述再生碳纤维超微电极的方法中，所述恒电位电流时间法的活化条件为：初始电位1.5V，活化时间600s。优选地，上述再生碳纤维超微电极的方法中，所述毒化电极的毒化物包括5-HT、NADH和水杨酸中的一种或几种。优选地，上述再生碳纤维超微电极的方法中，在对毒化后的电极进行活化后，再取出电极用超纯水冲洗，晾干。优选地，上述再生碳纤维超微电极的方法中，所述参比电极为Ag/AgCl(银/氯化银电极)。本专利技术还提供了以上任一所述的再生碳纤维超微电极的方法在定量测定多巴胺中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的碳纤维超微电极活化方法简单方便，而且活化效果良好，再生电极电化学性能稳定，具有良好的电化学响应。附图说明图1：碳纤维超微电极在1.0×10-4mol/L5-HT溶液中循环伏安扫描图(A)以及电极毒化前后在1.0×10-5mol/LDA溶液中差分脉冲图(B)。图2：碳纤维超微电极毒化前后在1.0×10-5mol/LDA溶液中的电化学行为。活化初始电位A.1.0V，B.1.5V，C.2.0V，a.原始电极b.毒化电极c.再生电极。图3A：碳纤维超微电极经不同电沉积时间在1.0×10-5mol/LDA溶液中电化学行为之差分脉冲图。图3B：碳纤维超微电极经不同电沉积时间在1.0×10-5mol/LDA溶液中电化学行为之折线图。图4：再生电极在1.0×10-5mol/LDA溶液中的差分脉冲伏安叠加图。图5：再生电极在1.0×10-5mol/LDA溶液中的循环伏安图(A)及峰电流与扫速的关系(B)。图6：再生电极在不同浓度DA溶液中的DPV曲线(A)及氧化峰电流与DA浓度的关系曲线(B)。图7：碳纤维超微电极毒化前后在1.0×10-5mol/LDA溶液中的差分脉冲对比图，A为NADH毒化的电极，B水杨酸毒化的电极；a.原始电极b.毒化电极c.再生电极。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例11.1仪器与试剂XD-RFL实验室倒置显微镜(宁波舜宇仪器有限公司)；pHS-3C型pH计(上海仪器科学仪器股份有限公司)；CHI660D化学工作站(上海辰华仪器公司)；KQ-400KDE型高功率数控超声波清洗器；本实验采用双电极系统：碳纤维超微电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极。碳纤维(直径6μm，吉林市神舟碳纤维有限责任公司)，无水乙醇(分析纯，天津医药公司)，多巴胺(DA,Sigma)，去甲肾上腺素(NE,Sigma)，抗坏血酸(AA,分析纯,国药集团化学试剂有限公司)，DA用无水乙醇作为溶剂配成1.0×10-2mol/L的母液备用。五羟色胺(5-HT,Sigma)，用0.1mol/L的HClO4配置成1.0×10-3mol/L的母液，置于4℃的冰箱冷藏室中保存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种再生碳纤维超微电极的方法，其特征在于，将参比电极和毒化电极一起置于去离子水中，通过恒电位电流时间法，对参比电极和毒化电极进行活化操作；其中去离子水中不添加任何其他化学物质。

【技术特征摘要】
1.一种再生碳纤维超微电极的方法，其特征在于，将参比电极和毒化电极一起置于去离子水中，通过恒电位电流时间法，对参比电极和毒化电极进行活化操作；其中去离子水中不添加任何其他化学物质。2.根据权利要求1所述的再生碳纤维超微电极的方法，其特征在于，所述恒电位电流时间法的活化条件为：初始电位1.5V，活化时间600s。3.根据权利要求1所述的再生碳纤维超微电极的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：程寒，李元，王婷婷，谷飞，黄蓉萍，鲍昌昊，马静芳，黄先菊，
申请(专利权)人：中南民族大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42