基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极及其应用制造技术

本发明专利技术公开了基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极及其应用。将PPIX分散吸附于纳米层状双羟基氢氧化物−Laponite水溶性胶体表面，增加其水相中的分散性及物理化学活性。基于无机/有机Zn2+与修饰于电极表面的主-客体架构中的PPIX之间强螯合作用，及其螯合作用生成物ZnPPIX (Zinc(II) proto-porphyrin IX，Zinc(II) porphyrin)高效的阴极电致化学发光现象，发展了一种简易、固态、高特异性检测Zn2+的“信号增益型”离子选择性电极。实验表明其对Zn2+的检测下限可达pM水平，并有6个数量级跨度的线性范围，兼具优良的抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电化学分析检测
，具体涉及一种主-客体结构的PPIX、Laponite混合物修饰玻碳电极以及在特异性检测Zn2+中的应用。
技术介绍
电致化学发光(electrochemiluminescence，ECL)以高灵敏度和低背景著称，作为一种强大的分析手段，目前已应用于食品卫生医疗行业。ECL的灵敏度本质上取决于发光体的发光效率。其中，阴极电致发光体以半导体纳米晶体占主导地位；但该类物质一般含有毒成分，且ECL强度不高并依赖外源性强氧化剂作为共反应剂增敏，极大限制ECL技术的更广泛使用。因此寻找高效的阴极ECL发光体、并利用其发展简易、稳定的ECL检测方法，十分必要。受常规阳极ECL发光体即联吡啶钌分子的电子结构启发，具有相对较低HOMO和LUMO能级、存在金属-配体电荷传递的有机锌配合物经理论推测可成为阴极ECL的备选发光体，并经实验证实其代表性配合物ZnPPIX有极佳的发光性能，并且稳定。由于该ECL源自PPIX与Zn2+的螯合配位，故可设计一种高选择性检测Zn2+的简易ECL传感策略，并借助具有片层纳米结构Laponite的水溶液胶体的吸附性能，实现对PPIX的分散，提高其水溶液活性，从而实现对Zn2+的高灵敏检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种简便快速的制备一种主-客体结构的PPIX、Laponite混合物修饰电极，并应用于电致化学发光检测锌离子。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极，所述的离子选择性电极以玻碳电极作为基底，制备方法如下：(1)将玻碳电极进行抛光、清洗后吹干；(2)将Laponite配制成1mg/mL的水溶液，避光条件下，再将ZnPPIX粉末于Laponite水溶液中室温下剧烈搅拌，分别配制成不同浓度的混合溶液，其中，ZnPPIX在混合溶液中的浓度为0.01-1mM；(3)将步骤(2)中的混合溶液修饰步骤(1)中的玻碳电极；(4)以修饰后的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，调节电位为-2～0V，扫描速度为100mV S-1，在以TBAP作为电介质的DCM溶液中扫描，根据输出ECL信号的稳定性，得到混合溶液中ZnPPIX的最佳配比浓度；(5)以步骤(4)得到的ZnPPIX的最佳配比浓度作为PPIX的配比浓度，配制PPIX和Laponite的混合溶液再去修饰步骤(1)中的玻碳电极，干燥后得到离子选择性电极，其中，PPIX和Laponite的混合溶液中，Laponite浓度为1mg/mL。步骤(1)中，所述的玻碳电极的直径为5mm。步骤(3)和(5)中，所述的修饰为将25μL混合溶液滴涂在玻碳电极上。上述离子选择性电极的应用，以0.1pM、1pM、0.01nM、0.1nM、1nM、0.01μM、0.1μM、1μM的锌离子水溶液25μL覆盖离子选择性电极，于37℃水汽饱和条件下温浴两小时，之后室温干燥，进行ECL信号检测。本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：(1)离子选择性电极制备过程的简单快速，只需要将PPIX与Laponite以最佳比例混合，底涂于抛光好的玻碳电极。(2)制作材料及检测过程的安全无毒，PPIX与Laponite均为安全无公害材料，检测过程也没有其他有毒物质参与进来。(3)检测方便，离子检测只需要将其水溶液滴在制备好的电极上面，温浴后等待室温干燥。(4)信号稳定，平行试验及同条件不同批次下输出的ECL信号吻合度达85％。附图说明附图1为本专利技术制备的主-客体架构的混合物对Zn2+的螯合作用形成ZnPPIX并产生高ECL信号示意图。附图2为实施例2中PPIX与Laponite主-客体架构形成的紫外光谱表征图。附图3为实施例2中PPIX与Laponite主-客体架构形成的荧光光谱表征图。附图4为实施例2中Laponite的TEM图，PPIX、Laponite及其主-客体架构混合物的红外、AFM图。附图5为实施例2中PPIX与ZnPPIX的ECL信号强度对比图。附图6为实施例3中PPIX与Zn2+螯合作用形成ZnPPIX的动力学曲线。附图7为实施例3中PPIX与ZnPPIX荧光发射光谱比较。附图8为实施例4中离子选择性电极检测不同浓度Zn2+的ECL信号及浓度梯度曲线(内插图)。附图9为实施例5中各阴阳离子对离子选择性电极的干扰。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1离子选择性电极的制备(1)将直径5mm玻碳电极分别在0.3和0.05μm的氧化铝上研磨至光滑，分别用HNO3:H2O＝1:1、乙醇、水超声清洗，高纯N2吹干备用。(2)选用水做溶剂，将Laponite配制成1mg/mL的水溶液，洁净磁子搅拌1h。精确称取一定量的ZnPPIX粉末于配好的Laponite水溶液中室温下磁子剧烈搅拌过夜，配制成0.01mM、0.05mM、0.1mM、0.25mM、0.5mM、1mM的ZnPPIX的Laponite水溶液，整个过程注意避光。(3)将配制的各浓度ZnPPIX、Laponite混合溶液修饰处理好的玻碳电极，待其干燥作为工作电极，以Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，调节电位为-2～0V，扫描速度为100mV S-1，扫描10～20圈，根据输出ECL信号稳定性，得到ZnPPIX的最佳浓度配比为0.1mM(信号最稳定时视为得到ZnPPIX的最佳配比浓度)。(4)将得到的ZnPPIX最佳配比浓度(0.1mM)作为新的混合溶液中PPIX的配比浓度，即将0.1mM PPIX溶解在1mg/mL Laponite水溶液中，制备的混合物取25μL修饰处理好的玻碳电极，室温干燥，得到离子选择性电极。图1显示制备的主-客体构架的混合液对锌离子检测的机理图。实施例2光谱学表征(1)紫外表征将优选配比后的PPIX、Laponite混合水溶液(图2，a)超纯水稀释30倍后测紫外吸收，相同检测浓度的PPIX水溶液(图2，b)及Laponite水溶液(图2，c)的紫外光谱图作为对比。由图可以看出，由于PPIX在水溶液中以非活性的聚集体形式存在，不能检测到紫外吸收，透明片层形态的Laponite结构也是没有紫外吸收的，而PPIX和Laponite的混合液可以检测到紫外吸收，由PPIX在有机溶液二氯甲烷中的紫外吸收(图2插图)可以看出，PPIX与Laponite混合溶液的紫外吸收峰与PPIX在二氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极，其特征在于，所述的离子选择性电极以玻碳电极作为基底，制备方法如下：（1）将玻碳电极进行抛光、清洗后吹干；（2）将Laponite配制成1 mg/mL的水溶液，避光条件下，再将ZnPPIX粉末于Laponite水溶液中室温下剧烈搅拌，分别配制成不同浓度的混合溶液，其中，ZnPPIX在混合溶液中的浓度为0.01‑1 mM；（3）将步骤（2）中的混合溶液修饰步骤（1）中的玻碳电极；（4）以修饰后的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，调节电位为‑2~0 V，扫描速度为100 mV S‑1，在以TBAP作为电介质的DCM溶液中扫描，根据输出ECL信号的稳定性，得到混合溶液中ZnPPIX的最佳配比浓度；（5）以步骤（4）得到的ZnPPIX的最佳配比浓度作为PPIX的配比浓度，配制PPIX和Laponite的混合溶液再去修饰步骤（1）中的玻碳电极，干燥后得到离子选择性电极，其中，PPIX和Laponite的混合溶液中，Laponite浓度为1 mg/mL。

【技术特征摘要】
1.一种基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极，其特征在于，所述的离子选择性电极以玻碳电极作为基底，制备方法如下：
（1）将玻碳电极进行抛光、清洗后吹干；
（2）将Laponite配制成1 mg/mL的水溶液，避光条件下，再将ZnPPIX粉末于Laponite水溶液中室温下剧烈搅拌，分别配制成不同浓度的混合溶液，其中，ZnPPIX在混合溶液中的浓度为0.01-1 mM；
（3）将步骤（2）中的混合溶液修饰步骤（1）中的玻碳电极；
（4）以修饰后的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，调节电位为-2~0 V，扫描速度为100 mV S-1，在以TBAP作为电介质的DCM溶液中扫描，根据输出ECL信号的稳定性，得到混合溶液中ZnPPIX的最佳配比浓度；
（5）以步骤（4）得到的ZnPPIX的最佳配比浓度作为PPIX的配比浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓盛元，张婷婷，张光耀，单丹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32