[发明专利]一种基于碳纳米管的电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于碳纳米管的电化学传感器及其制备方法和应用，属于环境分析和电分析化学领域。本发明本发明所制备的基于碳纳米管的电化学传感器在示差脉冲伏安(DPV)模式下，能够在较低电位下实现对干扰物质邻苯二酚(CL，0.188V)和对苯二酚(HQ，0.092V)的氧化，在实际检测过程中不会对目标物质(双酚A和双酚S)的分析造成干扰。与此同时，其在DPV模式下对双酚A和双酚S的峰电位分别为0.472V和0.736V，差异明显，足以实现对双酚A和双酚S的同时检测。本发明的碳纳米管的电化学传感器对复杂基质中的双酚A和双酚S具有超高特异选择性，能够有效的减小基质干扰，能够快速、灵敏、准确、高效地对河水样品及热敏纸样品进行分析。

技术领域

本发明属于环境分析和电分析化学领域。具体涉及一种基于碳纳米管的电化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

双酚A被公认为是一种内分泌干扰物(endocrine disrupting chemical，EDC)，其对人类的生殖和发育、神经系统、心血管系统、新陈代谢以及免疫系统的危害已经得到广泛证实。鉴于这种情况，美国环境保护局(USEPA)和欧洲食品安全局(EFSA)已经规定了双酚A每日最大摄入剂量的参考值，加拿大卫生部也做了相关工作。欧盟已经对用于食品生产的塑料制品双酚A迁移量做了严格限制。为了应对这些限制和规定，许多制造商开始使用一些双酚A的结构类似物作为替代原料。这些结构类似物有双酚F、双酚S、双酚B、双酚E、双酚AF、双酚AP以及双酚Z等。目前，已经有一些关于双酚A结构类似物具有内分泌干扰效应的报道。有报道称双酚S、双酚B、双酚F具有与双酚A类似的急性毒性，基因毒性以及雌激素效应。因此这些双酚A结构类似物也会对人类健康构成一定潜在威胁。随着这些双酚A结构类似物工业使用量的逐年增加，其在自然界中的排放量也会随之增加，进而加大了人体暴露的风险。因此建立准确可靠的分离分析方法，实现对双酚A及其结构类似物在环境样品及生活用品中存在情况的彻底认知在日常暴露和人体健康评估方面有着极其重要的意义。

由于环境样品及一些生活用品成分的复杂性，实现对其所含双酚类污染物的准确分析需要检测手段具有良好的选择性及灵敏度。电化学分析法是根据溶液的电化学性质与被测物质的物理或化学性质之间的关系，加以测定的一种分析方法。其操作方便，可以定性和定量分析有机物和无机物，在科研、实际生产等各个领域有着广泛的应用。目前，由于电化学检测方法具有灵敏度高、准确性好、检测速度快、操作简便、价格低廉等其他测试方法没有的优势，因此在检测酚类化合物领域受到了广泛的关注。

化学修饰电极作为电化分析学前沿领域是从20世纪70年代中期发展起来的，通过化学修饰将具有优良性质的粒子固定在电极表面，赋予电极特定的电化学性质，从而使目标物在电极表面可以得到高效的分离富集，同时把测定方法的准确性与修饰物质化学反应的选择性相结合，使其成为分离、富集和选择性三者合而为一的体系。

碳纳米管作为一种纳米材料，具有独特的机械和电子特性，根据其结构及化学性能，表现为半导体或金属。碳纳米管具有特殊的sp²结构、纳米级的尺寸以及大的比表面积，用作电极改性剂时，由于它们对电子转移反应具有高电子电导率，在水溶液和非水溶液中都具有良好的电化学和化学稳定性，所以它们适用于各种电极的改性，此外，碳纳米管易于蛋白质固定并保留其对生物传感器的活性，碳纳米管在电化学生物传感器、免疫传感器等的性能中起着重要的作用。碳纳米管一经发现就因它的优异电化学性能和特殊的结构等特点成为了科技研究前沿的材料，在能源、环保和材料领域都有着巨大的应用前景，在用做电极修饰物时，碳纳米管也展现出了巨大的优势。

鉴于这种情况，基于碳纳米管的电化学传感器(化学修饰电极)逐渐受到研究人员的关注。目前，该类传感器已被广泛应用于双酚A的分析检测，但是鲜被应用于双酚S的分析检测，同时未见有将其应用于双酚A及双酚S同时分析检测的相关报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于样品中双酚A和双酚S测定的基于碳纳米管的电化学传感器及其制备方法，基于碳纳米管的电化学传感器具有高选择性和良好响应性能。