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目的:
合成一种新的可溶解的多壁碳纳米管-壳聚糖复合物,采用该化合物修饰玻碳电极,并应用该修饰电极建立应用于检测血清中低浓度铜,锌,铁离子的电化学方法。
方法:
(1)多壁碳纳米管壳聚糖复合物的制备
将新购置的多壁碳纳米管(MWNT)加热进行硝酸回流约48小时后,用重蒸水进行抽滤,直到将残余的硝酸全部去除干净。
将MWCNT-COOH和氯化亚砜(SOCl2)在70℃,搅拌条件下回流反应24 h,反应结束后过滤得到的固体物,先用无水四氢呋喃淋洗,最后将得到的反应物干燥。
将酰氯化碳纳米管和壳聚糖加入二甲基甲酰胺中,反应温度为120℃,在通氮气并搅拌的条件下,反应96h。反应结束后过滤,再用大量水洗,最后再用2%的乙酸淋洗,洗去未反应壳聚糖,烘箱干燥。将烘箱中干燥的产物用真空干燥得到终产物MWCNT-Chitosan。然后取适量干燥后的MWCNT-Chitosan用傅立叶红外光谱仪进行红外表征,证实有酰氨基存在。
称取20mg MWCNT-Chitosan分散于4mL2%乙酸溶液中,经超声波震荡充分混匀,使其成5%的MWCNT-Chitosan黑色混悬液。将裸玻碳电极经金相砂纸,Al2O3粉末打磨至光亮,并依次在1mol/L HNO3、丙酮以及二次蒸馏水中超声洗涤,然后烘干,用微量加样器吸取5μL MWCNT-Chitosan黑色混悬液滴涂于已处理好的玻碳电极表面,在红外快速干燥器中稍稍加热使其成为多壁碳纳米管-壳聚糖修饰玻碳电极(MC/GCE)。
(2)多壁碳纳米管壳聚糖修饰电极在铜锌铁检测中的应用
MWCNT-Chitosan修饰电极测定铜离子:在10.00mL,pH=4.2的乙酸钠盐缓冲溶液中加入100μL含有一定量浓度Cu2+的样品溶液,以-0.60V为富集电位,搅拌富集6min后,用差分脉冲伏安法测定-0.10V处的峰电流,峰电流大小对应于Cu2+浓度。
MWCNT-Chitosan修饰电极测定锌离子:取10.00mL乙酸纳缓冲溶液,然后加入100μL含有一定量浓度Zn2+的样品溶液,以-1.5V为富集电位搅拌富集150s后静止30s。记录从-1.5V到-0.80V的方波溶出伏安曲线,测定-1.3V处的峰电流,峰电流大小对应于Zn2+浓度。
MWCNT-Chitosan修饰电极测定铁离子:在10.00 mL, pH=4.76的柠檬酸盐缓冲溶液含(0.05%抗坏血酸)中加入一定量浓度Fe2+的样品溶液,以0.6V为富集电位搅拌富集2min后静止30s。记录从0.6V到-0.60V的方波溶出伏安曲线,测定-0.10V处的峰电流,峰电流大小对应于Fe2+浓度。
结果:
1,多壁碳纳米管和壳聚糖反应产物能超声分散溶于2%乙酸水溶液,且经过一段时间放置没有产生沉淀,而单一多壁碳纳米管则聚集沉淀于容器底部;以涂层法得到的MC/GCE对铁氰化钾有很好的电催化特性,提高了电极的有效表面积,并加速了电子的传递。原因是由于MWCNT-Chitosan上有很多游离氨基,其氮原子上还有一对未配对电子,所以对缺电子的金属离子具有良好的配位作用,易富集金属离子到电极表面,对金属离子检测有显著的增敏放大作用。
2,当铜离子浓度为1.0×10-6~4.6×10-5mol/L时,线性关系好,相关系数为0.9997,对含铜血清样本进行测定,精密度较高,加标回收率在98%-102%之间。
3,当锌离子浓度为5.0×106~4.5×10-5mol/L时,线性关系好,相关系数为0.9992,对含锌血清样本进行测定,精密度较高,加标回收率在98%-103%之间。
4,当亚铁离子浓度为6.0×10-6~4.2×10-5mol/L几时,线性关系好,相关系数为0.9988,对含铁血清样本进行测定,精密度较高,加标回收率在99%-103%之间
结论:
共价修饰得到多壁碳纳米管-壳聚糖可溶性复合物,应用该复合物修饰电极检测低浓度的铜锌铁离子有灵敏的响应,弥补了比色法在低浓度条件下精密度下降,重复性差的缺点,在血清铜锌铁检测中极具发展潜力。