一种复合材料修饰的尼古丁传感器及其制备方法和采用其检测烟叶中尼古丁含量的方法技术

本发明专利技术提供一种复合材料修饰的尼古丁传感器及其制备方法和采用其检测烟叶中尼古丁含量的方法。本发明专利技术将自制备得到的金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰在SPE金电极界面上，将不同浓度的尼古丁标准品配置于0.01mol/LPBS缓冲溶液中，采用方波伏安法，构件尼古丁测定标准曲线后，采用烟草粉末制备待测样品后，同样采用方波伏安法测定特征响应电流值并代入所述标准曲线后，计算得到待测样品中尼古丁的浓度，并与GC

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料修饰的尼古丁传感器及其制备方法和采用其检测烟叶中尼古丁含量的方法


[0001]本专利技术属于电化学分析检测
，具体涉及一种复合材料修饰的尼古丁传感器及其制备方法和采用其检测烟叶中尼古丁含量的方法。

技术介绍

[0002]烟草是一种历史悠久的特殊经济作物，在美国、中国、印度、巴西和古巴等国家都有广泛种植。我国烟草种植的总产量、总面积以及卷烟的生产量目前均居世界首位，现已成为我国一个重要的消费品和税收来源。吸烟有害健康是全世界共同关注的重大问题，最大程度的降低吸烟带来的危害，并保留烟草特有的香气和吃味是目前烟草行业的发展的两个方向。
[0003]尼古丁(Nicotine，又称烟碱(1
‑
甲基
‑
2(3
‑
吡啶基)吡咯烷)，简称NCT,在烟草中的含量约为1％
‑
2％，是烟草中的一种主要生物碱。常温下为一种难闻、味苦、淡黄色的油质液体，在光下久置易被氧化成暗灰色，可以迅速溶于乙醇、乙醚、氯仿等有机溶剂，能溶于水。烟碱可使吸烟者的植物神经和中枢神经系统感受到刺激兴奋作用,因而烟碱与吸烟成瘾性相关，烟碱的含量直接关系到吸食者的使用体验和满足感，也与人体健康和环境危害息息相关。随着对吸烟危害人类健康的日益关注，对尼古丁含量的定量检测也成为人们关注的焦点。因此对烟草中的尼古丁的研究和浓度控制对于烟草品质、烟草的经济价值及降焦减害具有重要意义。
[0004]在近二十年里，研究人员开发了许多测定NCT的方法，如拉曼光谱法、液相色谱法、高效液相色谱电化学法(HPLC
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EC)、气相色谱
‑
质谱法(GC
‑
MS)、滴定法、重量法，化学发光法等。拉曼光谱法对于测定烟碱简便快速，但受其方法本身的灵敏度、准确度的限制及谱带宽度、波长选择性、范围、杂质等影响，易造成测定结果的偏差，80年代后期英国的研究工作表明，利用光谱仪测定烟碱时的测定结果低于实际值(Itoh et al.,High dilution surface
‑
enhanced Raman spectroscopy for rapid determination of nicotine in e
‑
liquids for electronic cigarettes.Analyst,2017,142(6):994
‑
998)；液相色谱法及气相色谱
‑
质谱法是目前行业内普遍采用的分析方法，具有检测精度高的优点，但所需仪器昂贵、操作复杂，且在分析前需要进行试剂的衍生化处理，所需测试时间长，不利于样品的现场快速检测。(Nagarnaik et al.,A study of validation and uncertainty in real samples of nicotine polacrilex gum by reverse phase HPLC.Asian J.Pharmaceut Anal.2014,4:156
–
161)；
[0005]电化学方法凭其灵敏度高、响应快、操作简便、样品需要量少、可微型便携化、价格低廉、可以实现现场在线检测分析等显著特点，已越来越多地用于尼古丁的定性定量检测。如Suffredini等(Suffredini et al.,Electrochemical behavior of nicotine studied by voltammetric techniques at boron
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doped diamond electrodes.Anal.Lett.2005,38(10):1587
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1599)最早提出采用硼掺杂金刚石电极检测尼古丁，检测电位为+1.30V
(vs.Ag/AgCl)，并且获得了良好的线性范围；Stoces等(et al.,Electrochemical behavior of nicotine at unmodified carbon paste electrode and its determination in a set of refilling liquids for electronic cigarettes.Electroanal.2014,26:2655
‑
2663)采用碳糊电极对尼古丁进行检测，进一步降低检测电位至+0.95V(vs.Ag/AgCl)。然而，这类修饰电极的方法成本较高，普通实验室难以制备或购买此类电极。
[0006]因此，急需一种能够简单快速检测烟叶中尼古丁含量的尼古丁传感器。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对上述缺陷，提供一种金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器及其制备方法和采用其检测烟叶中尼古丁含量的方法，采用上述方法制备的尼古丁传感器由于表面采用了金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰，表现出良好的导电性，结合凝胶原有的良好的生物相容性、独特的三维多孔结构等优异性能，可以简单快速便捷地检测烟叶中尼古丁含量，且检测方法准确度较高。
[0008]本专利技术提供如下技术方案：一种金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)以0.1
‑
0.5g对苯乙烯磺酸钠为反应单体，0.001
‑
0.01g的N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，并加入引发剂过硫酸钾，加热并搅拌10
‑
30min引发聚合，形成具有化学交联网状结构的聚合物，并在具有所述化学交联网状结构的聚合物中加入聚阳离子液体聚1
‑
甲基
‑3‑
(4
‑
乙烯基苯甲基)咪唑氯使其通过静电引力的方式半互穿于化学交联网中
[0010]2)向所述步骤1)得到的混合物中，加入0.1
‑
0.5g/mL高分子聚合物聚乙烯醇，加热搅拌，然后经冷冻后又形成物理交联得到具有双网络结构的水凝胶；
[0011]3)通过原位还原法将导电性良好的具有111晶面暴露的金纳米粒子固定于所述步骤1)得到的水凝胶中，形成纳米复合导电水凝胶；
[0012]4)将所述步骤3)得到的水凝胶负载于金电极上，干燥后得到所述金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器。
[0013]进一步地，所述步骤1)中引发聚合所需要的加热温度为50
‑
100℃。
[0014]进一步地，所述步骤2)中所述搅拌的时间为1
‑
5小时。
[0015]进一步地，所述步骤2)中加热温度为60
‑
80℃。
[0016]进一步地，所述步骤4)中的金电极为丝网印刷金电极。
[0017]本专利技术还提供采用上述方法制备得到的金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器。
[0018]7、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)以0.1
‑
0.5g对苯乙烯磺酸钠为反应单体，0.001
‑
0.01g的N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，并加入引发剂过硫酸钾，加热并搅拌10
‑
30min引发聚合，形成具有化学交联网状结构的聚合物，并在具有所述化学交联网状结构的聚合物中加入聚阳离子液体聚1
‑
甲基
‑3‑
(4
‑
乙烯基苯甲基)咪唑氯使其通过静电引力的方式半互穿于化学交联网中2)向所述步骤1)得到的混合物中，加入0.1
‑
0.5g/mL高分子聚合物聚乙烯醇，加热搅拌，然后经冷冻后又形成物理交联得到具有双网络结构的水凝胶；3)通过原位还原法将导电性良好的具有111晶面暴露的金纳米粒子固定于所述步骤1)得到的水凝胶中，形成纳米复合导电水凝胶；4)将所述步骤3)得到的水凝胶负载于金电极上，干燥后得到所述金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中引发聚合所需要的加热温度为50
‑
100℃。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述搅拌的时间为1
‑
5小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中加热温度为60
‑
80℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的金电极为丝网印刷金电极。6.根据权利要求1
‑
5任一所述方法制备得到的金纳米粒子/双网络水凝胶复合材料修饰的尼古丁传感器。7.采用权利要求6所述的尼古丁传感器检测烟叶中尼古丁含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：董昱璨，张冰倩，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：