過氧化氫的電化學檢測方法

過氧化氫的電化學檢測方法

1其他行業(yè)發(fā)展過氧化氫（p22）是生物系統中的重要化合物。它嚴重影響著細胞的功能和新陳代謝。高濃度的b22也會導致細胞死亡。在許多酶促反應、蛋白質積聚和抗原-抗體識別過程中也伴隨著H2O2的生成或消耗。H2O2的檢測在環(huán)境、食品以及其他領域也具有重要的意義。國外發(fā)達國家已經將H2O2用于環(huán)境保護,其有效應用與突出效果還是備受環(huán)境工作者和安全工作者的推崇,其應用規(guī)模也呈增長趨勢,而我國由于成本問題在這方面的應用較少。H2O2在食品包裝、食品纖維等方面用作消毒殺菌劑,由于其在食品行業(yè)廣泛的應用,其殘留問題是安全工作者首先考慮的問題。為有效降低安全風險,體現“科技以人為本”的現代化理念,必須對H2O2的濃度進行有效監(jiān)測。H2O2在化工行業(yè)上的應用是相當廣泛的,它是合成許多無機、有機過氧化物的主要原料。近幾年國內重視精細化工產品的生產,積極開發(fā)包括H2O2下游產品在內的新產品,使H2O2在化工行業(yè)上的消費呈上升趨勢。在冶金行業(yè)的電鍍液凈化除鐵,毛皮、煙草漂白,火箭、魚雷等軍工用的化學推進劑,化妝品行業(yè)、造紙業(yè)、電子行業(yè)等領域H2O2也都有一定應用。因此,H2O2的檢測具有重要的意義。2氧化電化學測試在過氧化氫的檢測方法中,應用最多的是電化學方法,包括極譜法、電位滴定分析法、電化學發(fā)光法以及電流型生物傳感器法,其中應用最廣泛的是電流型生物傳感器的檢測方法。使用常規(guī)電極可以對H2O2進行直接電化學測試,但是這種方法在分析中雖有許多優(yōu)點,但還是存在很大的局限,這主要是因為用常規(guī)電極氧化H2O2時電位較高,如:在鉑電極上(0.5~0.7V,vs.SCE)、在玻碳電極上(0.9V)、在涂有鉑、鈀、釕的碳糊電極上(0.8V)等。在如此高的電位下進行氧化測定,試樣中共存的其它電活性物質,如:抗壞血酸(維生素C)和尿酸等,也可以在此電位下氧化而產生氧化電流,給測定帶來干擾,因此該方法的靈敏度和選擇性相對較差。因此,通常將電極進行修飾,從而構建H2O2傳感器,對H2O2進行檢測。根據傳感器中是否使用酶,將H2O2的檢測方法分為酶法和無酶法。2.1jp-cnt-tio2生物傳感器檢測把過氧化物酶(如辣根過氧化物酶HRP)制成酶電極,通過HRP對H2O2生物電催化還原進行測定,進而測定過氧化氫的含量。這種方法一般在較低的電位下進行(-0.25~0.00V,vsSCE),避免了其它電活性物質的干擾,提高了生物傳感器的靈敏度和選擇性。Campanella等人以氣體擴散電流傳感器作為電化學傳感器,并將HRP固定在膠體上,通過測定HRP分解H2O2產生的濃度來間接測定H2O2。Keiko等人用HRP/二茂鐵修飾膜覆蓋的碳電極用于流動體系中測定H2O2,用100mV生物電極做參比,該方法檢測下限200μmol/L,線性范圍大約為25μmol/L。時巧翠等人通過將碳納米管及二氧化鈦復合材料(CNT-TiO2)修飾于金電極表面,并借其對HRP的靜電吸附和對羧酸基的高反應特性,使HRP固定在CNT-TiO2表面,制成了辣根過氧化物酶生物傳感器(HRP-CNT-TiO2)。根據HRP與CNT-TiO2膜之間的靜電吸附及二氧化鈦與羧基的高反應特性使HRP實現了在修飾電極表面的固定。利用Nafion甲醇溶液的化學穩(wěn)定性高,耐熱性好以及在電活性物質進入膜內的情況下,即使大量支持電解質存在也能穩(wěn)定的吸附在電極上的特性,有效的防止了酶的流失。該生物傳感器用于H2O2檢測時,靈敏度高,重現性和穩(wěn)定性好,有較大的實際應用價值。嚴楠等人將HRP包埋于DNA碳納米管復合物中后再修飾到玻碳電極上制得H2O2傳感器。DNA和碳納米管的復合物為酶分子提供了一個生物兼容性很好的微環(huán)境,使HRP在電極上的生物活性大大增強。此修飾電極對H2O2的還原表現出了很好的催化能力,同時我們還對其它因素影響進行了研究。實驗表明,此傳感器能在很短的時間(5s)內對H2O2有很好的響應。其檢測限為2.0mol/L,檢測范圍為10.0μmol/L~10.2mmol/L。DNA和碳納米管的復合物不僅為酶分子提供了一個生物兼容性很好的微環(huán)境,還為電子傳輸提供了一個有效的路徑,使得HRP對過氧化氫的還原有很好的催化能力。通過研究其他因素對構筑此電極的影響,我們可以得出結論:電極在pH為7.0的緩沖液中對H2O2的催化作用最好。該生物傳感器顯示了快速的響應,較低的檢測限和較寬的線性范圍,還具有較高的靈敏度、較好的重現性和長期的穩(wěn)定性。但是酶電極由于酶不穩(wěn)定,易失活,且易受溫度、濕度的影響等,使酶電極的使用受到一定限制。2.2電化學生物傳感器為了克服酶本身不穩(wěn)定,易失活的缺點,使用納米材料構建的無酶過氧化氫傳感器得到廣泛的應用。王紅娟等人利用多壁碳納米管修飾玻碳電極構建了H2O2傳感器。在該方法中,利用循環(huán)伏安陽極最大電流法和計時安培電流法測試表明:碳納米管能提高電極的有效表面積,并加速電子的傳遞。循環(huán)伏安陽極最大電流和計時安培響應電流均與H2O2的濃度變化成線性關系,兩種檢測方法的靈敏度和線性相關系數分別為2.8μA/(mmol/L、0.997和1.5μA/(mmol/L)、0.971;檢測方法過程簡單,結果令人滿意。MWNTs能明顯地增強電子傳遞,增大電極的有效面積;以其修飾玻碳電極,不須外加其它催化劑或酶即可用于制作H2O2的檢測的生物傳感器。康燕等人采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保護高分散的普魯士藍(PB),制備了一種無機-有機復合納米粒子(PVP-PB粒子)。將此粒子與MWCNTs混合成膜修飾玻碳電極,獲得了一種新的電化學生物傳感器。研究了不同物質的量之比的PVP和Fe2+反應后所得粒子修飾電極的電流響應值,結果表明,當nPVP:nFe2+為1∶1時,修飾電極的電流值最強,經透射電鏡測定,此時粒子粒徑約為100nm。同時考察了PVP-PB和MWCNTs粒子質量濃度的影響。用優(yōu)化條件下得到的復合膜修飾電極對H2O2進行催化,其線性范圍為5×10-7~7.15×10-3mol/L,檢出限為8×10-8mol/L。該修飾電極對H2O2的測定顯示出良好的穩(wěn)定性、特異性和重復性。將此電極用于模擬工業(yè)污水中H2O2的檢測,回收率為96%~103%,RSD為211%~315%,結果滿意。通過合成不同尺寸的PVP-PB無機-有機復合納米粒子修飾玻碳電極用于H2O2的檢測,實驗表明修飾電極對H2O2的還原具有很好的催化作用,提高了傳感器的穩(wěn)定性和靈敏度,為以H2O2為底物的酶傳感器的研究提供了新的手段。將該電極用于模擬樣品的檢測,獲得了理想的效果。彭春桃等人研究用羧基化多壁碳納米管修飾電極伏安法測定H2O2的濃度。采用涂布法制成羧基化多壁碳納米管修飾電極;在pH=7.0KH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液中,采用該修飾電極伏安法測定H2O2。結果表明該修飾電極對H2O2有著顯著的電催化作用,與裸玻碳電極相比,其靈敏度大大提高,在1.2×10-6mol/L~1.0×10-3mol/L濃度范圍內,H2O2的氧化峰電流與其濃度呈良好的線性關系,檢測限為3.1×10-7mol/L,將該修飾電極用于醫(yī)用H2O2的測定,相對平均偏差為1.2%,平均回收率為97.6%,結果滿意。該修飾電極響應快,靈敏度高,穩(wěn)定性好,壽命長,適合于具有電活性生物分子的測定。LianWenping等人采用電化學氧化還原的方法處理銀電極,得到了粗糙的銀電極,用該電極對H2O2的還原具有較好的電化學活性,在低電位下能夠產生快速的電流響應,對于H2O2的檢測具有較寬的線性范圍。3測試方法的選擇與應用目前,國內外對于