一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法，包括以下步骤：步骤一，将金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极、对电极、参比电极放入待分析溶液中，进行电化学测试；步骤二，施加0.01～1s、0.6～1.1V的脉冲恒电压，电极表面发生氧化反应，用于产生电化学信号；步骤三，施加0.3～1s、

【技术实现步骤摘要】
一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法


[0001]本专利技术属于电压测试方法，具体为一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法。

技术介绍

[0002]实验结果及文献研究表明，水溶液中>0.6V(相对于氯化银参比电极)的电压将导致金发生可逆氧化，生成金氧化物Au
‑
O化学吸附在电极表面，>1.1V则会导致金被进一步不可逆氧化生成Au2O3，这些金氧化物严重阻碍电化学分析。常规的循环伏安法、恒电位测试无法有效解决这一问题，故现有报道往往在金电极表面使用低电位分析或在需要较高电位时避免使用金电极。脉冲电压测试是一种瞬态电化学测试技术，主要特点是对电极施加周期性的、短时的电压脉冲，电压变化不连续。该测试方法优点是信号品质高、脉冲灵活可调、对样品性质影响小以及总能耗低，被应用于多物质测定、离子色谱耦联电化学分析等测试场景。
[0003]该测试方法可拓宽金电极表面氧化型电化学分析的应用场景，如电致化学发光(或称电化学发光)因为低的背景响应、高的灵敏度而在各种传感器中应用广泛。金电极和金纳米粒子修饰的电极由于其较好的生物相容性以及与巯基的强相互作用力，经常被用于组装生物识别元件或固定化发光物，是电致化学发光测试中的常用电极之一。然而现有电致化学发光测试大多只考虑发光物的氧化还原反应电位，而对电极表面发生的反应关心较少。商用的三联吡啶钌/三丙胺体系通过电化学氧化三联吡啶钌(1.14V)，其主要发光电位在0.9V或1.14V，该电位下的分析将受到金氧化的干扰。循环伏安法或恒电压法等稳态电化学测试方法无法解决氧化问题，导致电化学发光信号衰减，影响定量测定。目前尚未有在金电极表面应用脉冲电压法进行电化学发光分析的报道。针对金氧化还原行为设置合适的脉冲方法，有望实现金电极表面稳定的高电位电致化学发光测试。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供两种实现在金电极表面进行稳定高效氧化反应、抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一，将金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极、对电极、参比电极放入待分析溶液中，进行电化学测试；
[0007]步骤二，施加0.01～1s、0.6～1.1V的脉冲恒电压，金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极的表面发生氧化反应，用于产生电化学发光信号；
[0008]步骤三，施加0.3～1s、
‑
0.5～0.5V脉冲恒电压，金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极的表面发生还原反应，用于还原在氧化阶段中可逆生成的金氧化物；
[0009]步骤四，重复步骤二～步骤三5次以上，以获得足够用于分析信号品质的数据，避
免了金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极的氧化影响，获得了品质高于非脉冲法的电化学或光信号。
[0010]进一步地，对电极为铂丝。参比电极为氯化银电极或饱和甘汞电极。电化学分析溶液为含有电解质的水溶液。待分析溶液为三联吡啶氯化钌、三丙胺的10倍磷酸盐缓冲溶液。10倍磷酸盐缓冲溶液的pH为7.2～7.4。
[0011]进一步地，步骤二后，施加0V的电压0.5～2s，使体系回到平衡状态。
[0012]进一步地，步骤三后，施加0V的电压0.5～2s，使体系回到平衡状态。
[0013]工作原理：脉冲电压测试方法主要基于金的氧化还原性质，即金在0.6～1.1V被可逆氧化生成Au
‑
O，该氧化物可在<0.5V的电压下被还原；金在>1.1V的电压下被不可逆氧化成Au2O3，该氧化物无法被还原。本专利技术利用瞬态测试方法——脉冲电压法，对金电极施加一个<1.1V的瞬时高脉冲电压(氧化阶段)用于产生电致化学发光信号，随后施加一稍长时间的低脉冲电压(<0.5V)用于还原生成的Au
‑
O。此外，每一循环还包括一平衡阶段(0V)。瞬时的高脉冲电压可以最大程度降低金的氧化程度并产生高品质电致化学发光信号，还原阶段的低脉冲电压有效还原生成的金氧化物，使金电极回到氧化前的状态。
[0014]有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
[0015]1、创新性地利用脉冲电压法进行金电极表面电化学氧化分析，使金在高电位被短暂氧化后立刻被还原，保证了电极性质稳定，电化学信号稳定性大大提高；
[0016]2、利用脉冲法进行测试，其中电压阶跃变化而非恒定速率改变，大大缩短了检测时间，提高检测效率；
[0017]3、使用脉冲电压法进行电化学分析，氧化阶段电压恒定，与常用的循环伏安法相比反应效率高，信号品质更高。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的测试原理图；
[0019]图2是本专利技术金电极表面0.3s脉冲电压测试的电流
‑
时间图；
[0020]图3是本专利技术金电极表面0.3s脉冲电压进行电化学发光测试的结果；
[0021]图4是本专利技术金电极表面0.5s脉冲电压测试的电流
‑
时间图；
[0022]图5是本专利技术金电极表面0.5s脉冲电压进行电化学发光测试的结果；
[0023]图6是本专利技术金电极表面1s脉冲电压测试的电流
‑
时间图；
[0024]图7是本专利技术金电极表面1s脉冲电压进行电化学发光测试的结果；
[0025]图8是本专利技术三联吡啶钌、三丙胺体系在金纳米粒子修饰的玻碳电极和裸玻碳电极表面由循环伏安扫描得到的电化学发光响应图；
[0026]图9是本专利技术金纳米粒子修饰的玻碳电极在三联吡啶钌/三丙胺溶液中
‑
0.5～1.3V循环伏安扫描的结果，其中，A是光强
‑
电压图，B是光强
‑
时间图；
[0027]图10是本专利技术金纳米粒子修饰的玻碳电极在三联吡啶钌/三丙胺溶液中
‑
0.5～0.9V循环伏安扫描的结果，其中，A是光强
‑
电压图，B是光强
‑
时间图；
[0028]图11是本专利技术金纳米粒子修饰的玻碳电极在三联吡啶钌/三丙胺溶液中0.5～0.9V循环伏安扫描的结果，其中，A是光强
‑
电压图，B是光强
‑
时间图；
[0029]图12是本专利技术固定化三联吡啶钌的金电极传感器在
‑
1.3～1.3V循环伏安扫描的
光强
‑
电压图；
[0030]图13是固定化三联吡啶钌的金电极传感器所用的瞬时脉冲电压分析方法；
[0031]图14是使用瞬时脉冲电压法测得的固定化三联吡啶钌的金电极传感器的电化学发光响应结果。
具体实施方式
[0032]以下各实施例中，银/氯化银参比电极可以缩写为氯化银电极。金电极购本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极、对电极、参比电极放入待分析溶液中，进行电化学测试；步骤二，施加0.01～1s、0.6～1.1V的脉冲恒电压，金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极的表面发生氧化反应，用于产生电化学信号；步骤三，施加0.3～1s、
‑
0.5～0.5V脉冲恒电压，金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极的表面发生还原反应，用于还原在氧化阶段中可逆生成的金氧化物；步骤四，重复步骤二～步骤三5次以上，以获得足够用于分析信号品质的数据，避免了金电极或修饰金纳米粒子的玻碳电极的氧化影响，获得了品质高于非脉冲法的电化学或光信号。2.根据权利要求1所述的一种抑制电化学分析中金电极氧化的脉冲电压测试方法，其特征在于：所述对电极为铂丝。3.根据权利要求1所述的一种抑制电化学分析中金电...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洪强，潘尧，杨旭东，丁丽丽，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：