一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置及其制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置及其制备方法。本发明专利技术以铁取代磷钨杂多酸盐为电子媒介体，将其制备成pH值为4.2、杂多酸盐浓度为1mmol/L的缓冲底液，通过电极进行电化学检测。传感装置对过氧化氢具有良好的催化性能和重现性，装置对H

A hydrogen peroxide sensor based on heteropolyacid and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置及其制备方法
本专利技术属于生物化学检测领域，涉及一种基于杂多酸盐的传感装置的制备方法及其在过氧化氢检测中的应用。
技术介绍
在电化学反应中，电极和底物之间的电子传递通常都比较慢，在这种情况下，电极反应需要在较高的过电位下进行，从而导致电极表面的钝化或膜的生成，降低了反应的活性和产物的选择性。因此，为了减小反应的活化能，使之能在平衡电位附近以较高的电流密度进行，有必要使用一种媒质。这种媒质对于底物是非活性的，然而一旦它在电极上获得或失去电子之后，就会变得具有相当高的反应活性，能迅速地把底物转化为产物。能充当这种媒质的物质叫做电催化剂，它必须具备这样一种条件，即它在电极表面的反应是可逆的，同时它的电极反应产物能以较高的速率与底物发生均相化学反应，使底物转化为产物。已发现一些简单的具有变价的阳离子如Sn2+/Sn4+、Fe2+/Fe3+等能够作为这种电催化剂，被用于催化氧化某些无机物和有机物，但它们在反应过程中容易会流失，从而限制了它们的应用。随着杂多酸的发现，当与Fe(II)离子形成杂多阴离子时，可以防止Fe(II)离子的流失，同时也可以起到良好的催化效果。目前，很少有报道直接将杂多酸溶解在缓冲液中，研究其电催化性能。因此本专利技术解决的主要问题就是提供一种将杂多酸盐溶解在缓冲液中制成传感装置的具体方法，并将其应用于H2O2的电催化领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置。本专利技术提供的传感装置包括缓冲液和检测电极，其中所述缓冲液包含杂多酸盐溶液。杂多酸盐为铁取代磷钨杂多酸盐，其化学式为：(Bu4N)5PW11O39FeII·H2O。本专利技术的另一目的是提供一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置的制备方法。具体包括以下步骤：S1、储备液的制备：称取铁取代磷钨杂多酸盐溶入纯溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，得到杂多酸盐溶液；S2、缓冲底液的制备：取所述步骤S1制备的杂多酸盐溶液和HAc-NaAc缓冲液，按一定比例混合，得到DMF和HAc-NaAc和杂多酸盐溶液的缓冲底液。进一步，所述步骤S1中所述杂多酸盐溶液浓度为2mmol/L。进一步，所述步骤S2中所述HAc-NaAc缓冲液浓度为0.2mol/L。将杂多酸盐溶液和HAc-NaAc缓冲液按照1∶1的体积比混合，配置得到混合底液作为电化学检测的缓冲液。杂多酸盐的电催化性能主要是通过[PW11O39FeII]5-作为电子媒介体，改变杂多酸盐溶液的浓度就是改变[PW11O39FeII]5-的浓度。当杂多酸盐溶液浓度很小时，它对H2O2的电催化作用很小，随着其浓度增大，其催化作用越来越明显，但当浓度达到1mmol/L时，继续增大杂多酸盐溶液浓度，其电催化效应趋于稳定。从催化效应和节省资源的角度考虑，本专利技术选择杂多酸盐溶液的浓度为1mmol/L。缓冲液的pH值会对杂多酸盐溶液对H2O2的电催化性能造成影响，pH值过高或过低都会导致响应电流微弱，本专利技术通过试验确定缓冲液的最佳pH值为4.2，此时整体传感装置对于过氧化氢的电催化响应反应最为明显。进一步，所述步骤S2中所述缓冲底液组成为0.1mol/L的N，N-二甲基甲酰胺和HAc-NaAc的混合液以及1mmol/L杂多酸盐溶液，所述缓冲底液pH值为4.2。将检测电极置入本专利技术制备的组成为DMF和HAc-NaAc和杂多酸盐溶液的缓冲液中进行电化学检测，可进行过氧化氢的电催化响应。铁取代杂多酸盐溶液在DMF+HAc-NaAc的缓冲液中，[PW11O39FeII]5-对H2O2有一定电催化性能，其具体机理为：[H2OFeIIPW11O39]5-+H2O2＝[H2O2FeIIPW11O39]5-+H2O式(1)[H2O2FeIIPW11O39]5-＝[HOFeIIIPW11O39]5-+OH式(2)OH+[H2OFeIIPW11O39]5-+H+＝H2O+[H2OFeIIIPW11O39]5-式(3)[H2OFeIIIPW11O39]5-+e＝[H2OFeIIPW11O39]5-式(4)当溶液中存在H2O2时，溶液中部分杂多酸盐分子内的Fe(II)变为Fe(III)，令氧化态的[H2OFeIIIPW11O39]5-浓度增大，而还原态的[H2OFeIIPW11O39]5-浓度减少，同时，H2O2被还原为H2O；由式(4)可知，生成的[H2OFeIIIPW11O39]5-在电极表面得到电子，重新转化为[H2OFeIIPW11O39]5-。由于底液中Fe(II)含量远远大于Fe(III)，将导致其循环伏安图的还原峰电流增大值明显高于氧化峰电流降低值。采用循环伏安法等方法对本专利技术制备的基于杂多酸盐的传感装置的过氧化氢电催化性能进行检测，设置扫描电位为-0.5～0.0V，扫描速度为50mV/s。如附图1所示，为(a)0.1mol/LDMF+HAc-NaAc缓冲液和本专利技术制备的混合底液b)0.1mol/L(DMF+HAc-NaAc)和1mol/L杂多酸盐溶液的循环伏安曲线。从图中可看出，在没有杂多酸盐溶液的底液中，在扫描电位为-1.5～0.0V时，没有明显的峰电流和峰电位变化；当加入一定量的杂多酸盐溶液后，该循环伏安图有三段明显的准可逆波，(I)在-0.3V左右处，为[PW11O39FeIII]5-/[PW11O39FeII]5-循环可逆波；(II)在-0.8～-1.2V处，为杂多阴离子[PW11O39FeII]5-在质子作用下的氧化还原波，其电化学反应式为：[PW11O39FeII]5-+2nH++2ne＝[H2nPW11O39FeII]5-(n＝1，2)。如附图2所示，为(a)0.1mol/LDMF+HAc-NaAc缓冲液和本专利技术制备的混合底液(b)0.1mol/L(DMF+HAc-NaAc)和1mol/L杂多酸盐溶液加入100μL的H2O2后的循环伏安曲线。从图中可看出，在没有杂多酸盐的缓冲液中，H2O2在-0.7V左右会分解，产生一个不可逆的还原波；而有杂多酸盐的缓冲液中，产生两个可逆波段，(I)为[PW11O39FeII]5-对H2O2催化波，(II)为杂多酸阴离子[H2nPW11O39FeII]5-对H2O2催化波。以上说明本专利技术制备的基于杂多酸盐的传感装置对于过氧化氢具有电催化作用。如附图3所示，为(a)0.1mol/LDMF+HAc-NaAc缓冲液和(b)0.1mol/L(DMF+HAc-NaAc)+1mol/L杂多酸盐溶液以及(c)0.1mol/L(DMF+HAc-NaAc)+1mol/L杂多酸盐溶液加入100μL的H2O2后的循环伏安曲线。从图中可看出，加入H2O2后，还原峰电流显著提高，而氧化峰电流则降低，表明[PW11O39FeII]5-对H2O2有电催化效果。如附图4所示，为本专利技术制备的0.1mol/L(DMF+HAc-NaAc)+1mol/L杂多酸盐溶液中逐渐加入H2O2，测定峰电流随浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置，其特征在于，所述传感装置包括缓冲底液和检测电极，其中所述缓冲底液包含杂多酸盐溶液。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置，其特征在于，所述传感装置包括缓冲底液和检测电极，其中所述缓冲底液包含杂多酸盐溶液。


2.根据权利要求1所述的一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置，其特征在于，所述杂多酸盐为铁取代磷钨杂多酸盐，其化学式为：(Bu4N)5PW11O39FeII·H2O。


3.根据权利要求1所述的一种基于杂多酸盐的过氧化氢传感装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、储备液的制备：称取铁取代磷钨杂多酸盐溶入纯溶剂N，N-二甲基甲酰胺中，得到杂多酸盐溶液；
S2、缓冲底液的制备：取所述步骤S1制备的杂多酸盐溶液和HAc-NaAc缓冲液，按一定比例混合，得到DMF和HAc-NaAc和杂多酸盐溶液的缓冲底液。


4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚亚男，胡淑锦，
申请(专利权)人：广州钰芯传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44