电化学发光传感器用于双酚A的检测

樊雪梅， 赵 青， 王书民， 李哲建

(1.商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西商洛 726000;2.西北师范大学化学化工学院，甘肃兰州 730070)

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

MPI-E型电致化学发光分析系统(西安瑞迈电子科技有限公司)；Zennium电化学工作站(德国，Zahner公司)；UV-1600PC 紫外-可见分光光度计(中国上海美谱达仪器有限公司)；F-4600荧光分光光度计(日本，日立公司)；RT5 POWER电磁搅拌机(德国，IKA公司)；WF-300D超声波清洗机(宁波海曙五方超声设备有限公司)；TGL-18C型离心机(上海安亭科学仪器厂)；PT-RO 10L实验室超纯水设备(上海品拓环保工程设备有限公司)。三电极系统：工作电极为裸玻碳电极(GCE，直径为2 mm)或修饰电极，Pt丝为对电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)为参比电极。

1.2 RuSiO2NPs的制备

1.3 电化学发光传感器的制备

将GCE在0.05 μm Al2O3抛光粉上打磨光亮，分别在HNO3(1+1)、乙醇(1+1)和超纯水中各超声3 min，自然晾干。取10 μL Nafion/MWCNTs混合液滴加于干净的GCE表面，自然晾干。然后向Nafion/MWCNTs/GCE上滴加制备好的RuSiO2NPs 10 μL，RuSiO2NPs复合纳米粒子将通过静电吸附自组装于Nafion/MWCNT/GCEs表面，随后用0.01 mol/L PBS(pH=7.4)冲洗电极，去除非特异性吸附的RuSiO2NPs，用循环伏安技术将RuSiO2NPs/Nafion/MWCNTs电极在0.9～1.4 V电位窗口下，扫描至稳定除去电极表面多余的RuSiO2NPs，最终可制得电化学发光传感器。

1.4 实验方法

以RuSiO2NPs/Nafion/MWCNTs/GCE为工作电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)为参比电极，铂丝为对电极，以100 mV/s扫速，在含有不同浓度BPA的0.1 mol/L PBS(pH=7.4,含50 mmol/L TPA)中，使用循环伏安法检测，BPA与RuSiO2NPs/Nafion/MWCNTs/GCE作用时间为20 min，光电倍增管负高压为800 V，放大倍数为3。通过电化学发光强度的减少值(ΔI=I0-IS，IS是修饰电极检测BPA的发光强度值，I0是修饰电极检测的空白值)对BPA进行测定。

2 结果与讨论

2.1 RuSiO2 NPs的吸收光谱和荧光光谱

图和RuSiO2 NPs(b)的紫外-可见光谱图(A)和荧光光谱图(B)Fig.1 UV-Vis spectra(A) and fluorescence spectra(B) of and RuSiO2 NPs(b) mol/L；RuSiO2 NPs：dilution for 20 times.

2.2 修饰电极的电化学表征

使用循环伏安法以及电化学发光法对不同修饰电极表面进行了电化学以及电化学发光研究。图2(A)为不同电极在5 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4--0.10 mol/L KCl-0.10 mol/L PBS(pH=7.4)中的循环伏安图。由图可知，Nafion/MWCNTs/GCE(曲线b)的电流强于裸GCE(曲线a)，这是因为MWCNTs加速了电子的传递，RuSiO2NPs/Nafion/MWCNTs/GCE(曲线c)电流强于Nafion/MWCNTs/GCE(曲线b)，说明RuSiO2NPs已修饰于Nafion/MWCNTs/GCE上。图2(B)是不同电极在0.1 mol/L PBS( pH=7.4,含50 mmol/L TPA)中的电化学发光曲线。由图可以看出，裸GCE(曲线a)和Nafion/MWCNTs/GCE(曲线b)几乎不发光，当将RuSiO2NPs修饰在Nafion/MWCNTs/GCE(曲线c)上时，则出现了明显的电化学发光现象，表明RuSiO2NPs已很好的固定在Nafion/MWCNTs/GCE表面，从而显示出良好的电化学发光行为。

图2 不同电极在5 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4-- 0.10 mol/L KCl-0.10 mol/L PBS(pH=7.4)中的循环伏安图(A)及在0.1 mol/L PBS(pH=7.4，含50 mmol/L TPA)中的电化学发光图(B)Fig.2 Cyclic voltammograms obtained at different electrodes in 5 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4--0.10 mol/L KCl(0.10 mol/L pH=7.4 PBS)(A),ECL intensity-potential profiles obtained at different electrodes in 0.1 mol/L PBS(pH=7.4) containing 50 mmol/L TPA(B)(a)GCE,(b)Nafion/MWCNTs/GCE,(c)RuSiO2 NPs-Nafion/MWCNTs/GCE.

2.3 BPA在RuSiO2 NPs/Nafion/MWCNTs/GCE上的电化学发光行为

2.4 实验条件的选择

实验考察了BPA与RuSiO2NPs/Nafion/MWCNTs/GCE作用时间对电化学发光强度的影响，发现随着结合时间的增加，电化学发光信号逐渐降低，到20 min时发光强度基本趋于平稳，再继续增加结合时间，响应信号几乎不变，这表明20 min时即可达到猝灭的最大程度，因此选择20 min为最佳作用时间。同时，考察了pH值对电化学发光信号的影响，发现当pH=7.4时，BPA的抑制效果达到最大，因此选择pH=7.4的缓冲溶液进行实验。此外，考察了TPA浓度对实验的影响，发现当TPA浓度为50 mmol/L时，BPA的抑制效果最好，因此选择50 mmol/L TPA进行实验。

2.5 干扰实验

2.6 线性范围、检测限和传感器的重现性

在优化实验条件下，测定不同浓度BPA电化学发光强度。在1.0×10-11～1.0×10-7mol/L范围内，电化学发光强度减少值与BPA浓度的负对数呈良好的线性关系，线性方程为：ΔI=27588.62+2439.31lgc，相关系数R=0.9978，检出限(S/N=3)为8.0×10-12mol/L。对1.0×10-9mol/L BPA平行测定11次，相对标准偏差(RSD)为2.7%，说明该修饰电极有很好的重现性和稳定性。

图3 RuSiO2 NPs/Nafion/MWCNTs/GCE在含50 mmol/L TPA的0.1 mol/L PBS(pH=7.4)(a)和含有50 mmol/L TPA和1.0×10-10 mol/L BPA的0.1 mol/L PBS(pH=7.4)(b)中的电化学发光曲线Fig.3 ECL intensity-potential profiles obtained at RuSiO2 NPs/Nafion/MWCNTs/GCE in 0.1 mol/L PBS(pH=7.4,containing 50 mmol/L TPA)(a) and 0.1 mol/L PBS(pH=7.4,containing 50 mmol/L TPA and 1.0×10-10 mol/L BPA)

图4 不同浓度BPA电化学发光响应曲线Fig.4 ECL intensity-potential curves with different concentrations of BPA(a)blank,(b)1.0×10-11 mol/L,(c)1.0×10-10 mol/L,(d) 1.0×10-9 mol/L,(e)1.0×10-8 mol/L,(f)1.0×10-7 mol/L.

2.7 样品测定

将婴儿奶瓶洗净并将瓶身剪碎，称量15 g ，置于广口瓶中，加入25 mL超纯水，于80 ℃水浴恒温1 h[14]，取出冷却，将该浸泡液稀释100倍作为分析样品，按照实验方法进行测定。同时，进行加标回收实验，测定结果见表1。加标回收率在97.5%～116.3%范围，RSD在2.3%～3.1%之间，表明本方法可用于实际样品的测定。

表1 样品的测定及回收率实验Table 1 Determination of BPA in feeding bottle(n=11)

3 结论

采用反相微乳液法制备了RuSiO2NPs复合纳米粒子，带正电荷的RuSiO2NPs与带负电荷的Nafion通过静电作用自组装，固定于玻碳电极表面，制备得到电化学发光传感器，该传感器具有良好的稳定性和重现性，可以实现对双酚A的免标记检测。

参考文献：

[1] Fan J,Guo H,Liu G,Peng P.Analytica Chimica Acta,2007,585:134.

[2] WANG G J,FAN J,LIU G G.Journal of Analytical Science(王广军,樊静,刘国光.分析科学学报),2007,23(4):478.

[3] Amjadi M,Manzoori J L,Hallaj T.Journal of Luminescence,2015,158:160.

[4] ZHANG L K,ZHANG Y G,HE Q.Chemical Reagent(张立科,张艳鸽,何琴.化学试剂),2010,32(4):334.

[5] LI Y,LIU J L,WANG X.Chemical Journal of Chinese Universities(李鱼,刘建林,王晓.高等学校化学学报),2008,29(11):2142.

[6] MA Q,BAI H,WANAG C.Chinese Journal Analytical Chemistry(马强,白桦,王超.分析化学),2001,38(2):197.

[7] JIANG M,LIN Y,ZHANG J H.Chinese Journal Analytical Chemistry(江明,林怡,张江华.分析化学),2006,34(10):1419.

[8] Mei S,Wu D,Jiang M.Microchemical Journal,2011,98:150.

[9] Deng P H,Xu Z F,Kuang Y F.Journal of Electroanalytical Chemistry,2013,707:7.

[10] Deng P,Xu Z,Kuang Y.Food Chemistry,2014,157:490.

[11] Jiang X,Ding W,Luan C.Canadian Journal of Chemistry,2013,91:656.

[12] Li L B,Yu B,Zhang X P,You T Y.Analytica Chimica Acta,2015,895:104.

[13] Dang J,Guo Z H,Zheng X W.Analytical Chemistry,2014,86(18):8943.

[14] ZHANG W D.Physical Testing and Chemical Analysis Part B:Chemical Analysis(张文德.理化检验-化学分册),2001,37(4):188.