一种纳米纤维修饰电极的制备方法及应用技术

本发明专利技术涉及一种纳米纤维修饰电极的制备方法包括以下步骤：利用4‑羟乙基哌嗪乙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯金酸溶液制备纳米金微粒；将聚醚砜树脂、二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、纳米金微粒混合均匀，制得均匀的纺丝液；将S2中制备的纺丝液经过高压电场拉伸，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜；将S3中制备的电极采用甲醇洗脱，获得具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极。本发明专利技术结合静电纺丝技术，得到稳定性好、生物相容性良好、具有识别特异性、有效比表面积大的复合纳米纤维电极修饰材料。

Preparation method and application of nano fiber modified electrode

The invention relates to a preparation method of a nano fiber modified electrode comprises the following steps: 4 HEPES, polyvinylpyrrolidone, chloroauric acid solution for the preparation of gold nanoparticles using the polyether sulfone resin, two; methyl formamide, phthalate two formic acid methyl ester, two nano gold particles are mixed evenly, spinning the liquid was obtained; in the S2 system of spinning solution prepared by electromagnetic field stretching, forming nano fiber membrane in boron doped diamond electrode surface; S3 electrodes prepared by methanol elution to obtain nano fiber repair decoration electrode has molecular imprinting recognition function. With the electrospinning technique, the composite nanofiber electrode modified material with good stability, good biocompatibility, specific recognition and high specific surface area is obtained.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维修饰电极的制备方法及应用
本专利技术涉及纳米材料修饰电极，具体涉及一种纳米纤维修饰电极的制备方法及应用。
技术介绍
纳米材料修饰电极在增强电极传导性，促进电子传递以及提高分析物检测灵敏度和选择性等方面表现出优异性能。静电纺丝修饰电极是其中一项重要的分支，静电纺纳米纤维由于比表面积大，用其修饰电极可显著增加电极的有效工作面积，有利于电极表面吸附更多的修饰物质，有效提高目标分子检测的灵敏度。目前国内外相关研究主要集中在纳米纤维修饰电极对生物活性分子的电学传感与检测,仍然采用修饰DNA、抗体等生物分子提高电极的选择性，在稳定性和重复使用性方面具有很大的缺陷。此外，一些小分子物质要制备抗原、抗体也存在一定难度。分子印迹聚合物(MolecularlyImprintedpolymers,MIPs)是近年来发展起来的一种新型分离材料，是由模板分子(待分离分子)与可聚合的功能单体通过离子作用、氢键、疏水作用等超分子作用形成主-客体配合物，然后通过大量交联剂聚合制得。待除去模板分子后，聚合物中留下与模板分子空间结构精确匹配的空穴，而且空穴上带的功能基团对模板分子有特异性结合能力。以分子印迹聚合物作为敏感识别元件的分子印迹传感器具有快速、准确、稳定和可反复利用等优点，用于检测农药、除草剂、神经毒剂以及无机离子化合物等,已成为仿生传感器领域的研究热点。目前采用不同方法修饰电极的方法报道很多，但存在的问题也比较明显，如导电性能、电极稳定性不好、生物相容差、无特异性识别功能。若将导电性能优越的金纳米微粒和稳定性强的高分子(聚醚砜树脂)掺杂后，加入模板分子，得到导电性良好的静电纺丝溶液，经静电纺丝后得到具有特异性识别功能的纳米纤维膜，修饰在电极表面，能克服现有报道的方法的缺陷，有助于提高导电性、生物相容性良好、具有识别特异性、有效比表面积大的特性。对检测特定目标物具有良好的应用。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种纳米纤维修饰电极的制备方法，结合静电纺丝技术，得到稳定性好、生物相容性良好、具有识别特异性、有效比表面积大的复合纳米纤维电极修饰材料。本专利技术的纳米纤维修饰电极的制备方法，包括以下步骤：S1制备纳米金微粒：利用4-羟乙基哌嗪乙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯金酸溶液制备纳米金微粒；S2配制静电纺丝前体高聚物溶液：将聚醚砜树脂、二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、纳米金微粒混合均匀，制得均匀的纺丝液；S3制备纳米纤维修饰电极：将S2中制备的纺丝液经过高压电场拉伸，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜；S4制备具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极：将S3中制备的电极采用甲醇洗脱，获得具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极。进一步地：S1包括以下步骤：S101配置浓度为100mmol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液、20mmol/L聚乙烯吡咯烷酮溶液、1％氯金酸溶液；S102将干净的试管在王水中浸泡24小时，再用超纯水洗净；将试管置于25℃水浴，加入1mL4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液和9mL聚乙烯吡咯烷酮溶液；振荡试管，使溶液混合均匀；向试管中缓慢滴加250μL的1％氯金酸溶液，防止试管振荡；S103反应30分钟后，将粒子与溶液分离；S104用乙醇洗涤三次，获得微粒，微粒在40℃真空干燥箱中进行干燥。进一步地：S2包括以下步骤：S201称取2.5g聚醚砜树脂置于广口瓶中，加入10mL二甲基甲酰胺溶液和210μL邻苯二甲酸二甲酯溶液及S1中制备的纳米金微粒；S202将混合物在室温下连续搅拌，制得均匀的纺丝液。进一步地：S3包括以下步骤：S301将S2中制得的纺丝溶液装入注射器中，高压静电发生装置正极连接接注射器针头，负极接到干净的掺硼金刚石电极上；S302缓慢推进注射器，保持微量注射，纺丝液经高压电场的拉伸下，在空气中挥发掉溶剂，形成纳米纤维，纳米纤维被带负电的电极吸引，经电极接收，在电极表面形成纳米纤维膜。进一步地：S4包括以下步骤：将S3中制得的纳米纤维修饰电极置于索式提取器中，采用甲醇洗脱72h后，将模板分子洗脱，制得具有分子印迹功能的纳米纤维修饰电极。进一步地：一种纳米纤维修饰电极的应用，所述纳米纤维修饰电极应用在检测不同浓度的邻苯二甲酸二甲酯中。进一步地：分别配制不同浓度的邻苯二甲酸二甲酯的乙醇溶液，将乙醇溶液于20mL缓冲液底液中，利用纳米纤维修饰电极进行伏安循环扫描，扫描速度为0.08V/s，扫描电位为-0.1-0.5V，分析运算后，得出峰电流与浓度对应关系曲线。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术制备特异性吸附邻苯二甲酸二甲酯纳米纤维电极修饰材料工艺简单、操作方便、产率高；具有稳定性好、比表面积大、电子传递速率快等优点，此法修饰的电极可应用于邻苯二甲酸二甲酯电化学检测。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是不同离心速率下得到的纳米金粒子的粒径差异图。图2是分子印迹纳米纤维膜的微观结构图。图3是不同邻苯二甲酸二甲酯浓度下，印记纤维膜(MINMs)与非印记纤维膜(NINMs)的对邻苯二甲酸二甲酯的吸附性能差异。图4是MINMs与NINMs随时间推移对邻苯二甲酸二甲酯的吸附性能差异。图5是MINMs与NINMs对邻苯二甲酸二甲酯结构类似物的吸附特性。图6是不同质量的纳米纤维膜修饰后，不同电极的氧化峰电流的比较。图7是利用循环伏安法，不同浓度的邻苯二甲酸二甲酯在电极表面氧化时，氧化还原峰电流与邻苯二甲酸二甲酯的浓度对应关系，内插图为浓度与氧化峰电流的相关性关系。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例本实施例中公开了一种纳米纤维修饰电极的制备方法，具体方法包括以下步骤：(1)纳米金粒子的制备：配制100mmol/L的HEPES溶液、20mmol/L聚乙烯吡咯烷酮溶液、1％(wg％)氯金酸溶液；将试管置于25℃水浴，加入1mLHEPES溶液和9mL聚乙烯吡咯烷酮溶液；振荡试管，使溶液混合均匀；向试管中缓慢滴加250μL的1％(wg％)氯金酸溶液，防止试管振荡；反应30分钟后，离心将粒子与溶液分离。如图1所示，采用不同转速(0-7000rpm)对所得纳米金溶液进行离心，得出不同离心速率下纳米金沉降物的粒径与转速间的关系，比较不同粒径的金纳米粒子对后续实验的影响，诸如纺丝的机械性及导电性，采用40nm的金纳米粒子(及离心转速为500rpm)作为掺杂物，得到的沉降物用乙醇洗涤三次；所得微粒在40℃真空干燥箱中进行干燥后，在DMF中超声重悬，放置4℃环境下避光保存。(2)纺丝液的配制称量2.5gPES置于广口瓶中，加入10mLDMF溶液和210μL邻苯二甲酸二甲酯溶液，加入(1)中制得的纳米金粒子10mg，此混合物在室温下溶解后，过夜连续搅拌，制得均匀稳定的纺丝液。(3)静电纺丝制备分子印迹纳米纤维修饰电极采用静电纺丝方法制备纳米纤维，正极连接针头，负极连接电极，纺丝条件设定条件如下：正极电压11-13kV，负极电压2-3kV，微量注射器推进流量0.8-1.2mL/h，针头与电极距离18-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米纤维修饰电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S 1制备纳米金微粒：利用4‑羟乙基哌嗪乙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯金酸溶液制备纳米金微粒；S2配制静电纺丝前体高聚物溶液：将聚醚砜树脂、二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、纳米金微粒混合均匀，制得均匀的纺丝液；S3制备纳米纤维修饰电极：将S2中制备的纺丝液经过高压电场拉伸，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜；S4制备具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极：将S3中制备的电极采用甲醇洗脱，获得具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极。

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维修饰电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1制备纳米金微粒：利用4-羟乙基哌嗪乙磺酸、聚乙烯吡咯烷酮、氯金酸溶液制备纳米金微粒；S2配制静电纺丝前体高聚物溶液：将聚醚砜树脂、二甲基甲酰胺、邻苯二甲酸二甲酯、纳米金微粒混合均匀，制得均匀的纺丝液；S3制备纳米纤维修饰电极：将S2中制备的纺丝液经过高压电场拉伸，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜；S4制备具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极：将S3中制备的电极采用甲醇洗脱，获得具有分子印迹识别功能的纳米纤维修饰电极。2.根据权利要求1所述的纳米纤维修饰电极的制备方法，其特征在于：S1包括以下步骤：S101配置浓度为100mmol/L的4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液、20mmol/L聚乙烯吡咯烷酮溶液、1％氯金酸溶液；S102将干净的试管在王水中浸泡24小时，再用超纯水洗净；将试管置于25℃水浴，加入1mL4-羟乙基哌嗪乙磺酸溶液和9mL聚乙烯吡咯烷酮溶液；振荡试管，使溶液混合均匀；向试管中缓慢滴加250μL的1％氯金酸溶液，防止试管振荡；S103反应30分钟后，将粒子与溶液分离；S104用乙醇洗涤三次，获得微粒，微粒在40℃真空干燥箱中进行干燥。3.根据权利要求1所述的纳米纤维修饰电极的制备方法，其特征在于：S2包括以下步骤：S201称...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎非，王稷，吴巍，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32