[发明专利]通过电沉积生物多糖纳米复合材料构建电化学修饰电极、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种电化学修饰电极，特别涉及一种通过电沉积生物多糖纳米复合材料构建电化学修饰电极、制备方法及其应用，属于电化学分析技术领域。本发明首先配置生物多糖、纳米材料与肌红蛋白(Mb)的混合液，以离子液体碳糊电极(CILE)为基底电极，控制电位采用循环伏安法进行反复扫描。在电沉积过程中由于水发生电解，导致基底电极表面pH降低，使含有羧基基团的生物多糖发生凝胶化反应，将电沉积混合液共沉积于CILE表面上，从而制得化学修饰电极。待其表面晾干后，涂覆一层Nafion膜，阻止CILE表面上的Mb发生泄漏，以进一步提高生物多糖纳米复合材料电化学修饰电极的应用稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电化学修饰电极，特别涉及一种通过电沉积生物多糖纳米复合材料构建电化学修饰电极、制备方法及其应用，属于电化学分析技术领域。

背景技术

氯化消毒是自来水厂生产饮用水最常用的消毒方法，用于抑制水体微生物的滋生和疾病的传播。三氯乙酸(TCA)是自来水氯化消毒时产生的一种较难挥发的氯代有机物。作为主要副产物，由于其致癌、致畸和致突变性，对人体健康构成巨大威胁。因此，对自来水中TCA的检测和控制对人类健康生活具有十分重大的意义。目前，检测TCA的方法有多种，包括滴定分析法、高效液相色谱法、分光光度法和电化学法等。其中，电化学方法由于操作简便，选择性和灵敏度高，在分析化学领域具有重要的应用前景。

采用常规方法如交联法、自组装法和共价耦合等制备的电化学传感器一般稳定性较差，货架期短，严重制约了它的应用和发展。而电沉积作为一种可有效固定酶和生物相容性材料的技术被广泛运用于化学电极的修饰。采用电沉积技术制备电化学传感器具有两大优点：其一，电沉积过程简单便捷，可大大减少电活性物质如酶的变性，增强电极表面物质的粘附力，提高修饰电极的稳定性；其二，电化学传感器易于再生，且修饰膜层厚度可控。尤其是以多羧基的阴离子多糖聚合物为基质材料，采用电沉积技术制备的电化学传感器稳定性好、灵敏度高和重现性好。

寻找结构中具有大量羧基基团，生物相容性好，无毒的凝胶性多糖聚合物，如海藻酸钠，透明质酸和果胶等，通过电沉积方法应用于蛋白质的固定中。在电沉积过程中，阳极pH值持续下降，使多糖形成凝胶膜，凝胶膜均匀沉积到电极表面，可为蛋白质提供一个良好的微环境，保持蛋白质的天然结构和提高直接电子传递速率。

纳米材料由于其具备很多常规材料不具有的独特结构，因而其物理、化学以及电化学等方面均具有特殊的性能，又因纳米材料具有生物兼容性，被应用于电化学生物传感器中，在改善传感器的性能和实现蛋白质和电极间电子传递方面具有潜在的优势。利用纳米复合材料在保持各自原来物理、化学特性基础上，不同材料之间的性能复合、互补和优化的特点，可将凝胶性多糖纳米复合材料用于电化学生物传感器的构建中。但是，已报道的文献中电沉积大多采用裸金电极，而采用离子液体碳糊电极(CILE)作为基底电极，利用具有羧基官能团生物多糖的凝胶性，将其与纳米材料和Mb复合物共沉积至其表面报道甚少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过电沉积生物多糖纳米复合材料构建电化学修饰电极，该电极电活性高、稳定性好、制作简单、成本低廉，在自来水TCA的定量检测中能展现出巨大的应用潜能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种通过电沉积生物多糖纳米复合材料构建电化学修饰电极的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)离子液体碳糊电极(CILE)的制备

将石墨粉，正己基吡啶六氟磷酸盐(HPPF₆)和液体石蜡按2.8～3.6g：1.2～2.0g：0.5～1.5mL的比例混合，用研钵充分研磨2～4小时后将其作为填料装到玻璃管中压实，插入铜丝作为导线，并将其表面打磨光亮即得到CILE；

(2)生物多糖纳米复合材料修饰电极的制备