专利名称：水溶液中发光碳糊电极的制备方法
技术领域：
本发明属于水溶液中发光碳糊电极的制备方法。
电化学发光法是通过电极对含有化学发光物质的某化学体系施加一定的电压或电流，以致产生某种活泼的新物质，该物质能与发光物质反应并提供足够的能量，使得发光物的基态电子跃迁到激发态，当返回基态时能发光；或者利用电极提供能量直接使发光物进行氧化还原反应，生成某种不稳定的中间态物质迅速分解而导致发光。它是化学发光方法与电化学方法相互结合的产物。目前，由于电化学发光法是验证马库斯电子转移理论的重要根据之一，同时它的检测灵敏度非常高，在免疫分析和脱氧核糖核酸的单分子检测等领域具有重要的地位，因而得到广泛的重视和应用。尽管如此仍然有很多物质只能够在有机溶剂中观察到电化学发光，而在水溶液中则无法观察到电化学发光。这主要是因为以下几种原因。第一，在水中溶解度太低；第二，电化学发光的中间体太活泼，容易优先和水发生反应；第三，在水溶液中，淬灭反应速度较快。由于有机溶剂常常对身体有害，而且有机溶剂的使用；对电极及流动注射等装置提出了更高的要求，使得许多电化学发光体系在实际应用中受到很大的限制。因此实现水溶液中的高效电化学发光一直是人们不断追求的重要目标之一。1998年Anal.Chem.第70卷第4157页报道了采用微阵列电极实现水溶液中电化学发光方法。1999年J.Phys.Chem.B第103卷第667页报道了采用半导体电极实现水溶液中电化学发光方法。但这两种方法对电极的制作要求很高，电极价格昂贵，并且对电化学仪器的性能有特殊的要求，难以推广应用。
本发明的目的是提供一种水溶液中发光碳糊电极的制备方法。该方法是将碳粉、修饰剂与疏水性有机溶剂以一定的重量比混合均匀成碳糊，然后将碳糊装入电极棒，并压实即制得碳糊电极。当将该碳糊电极置于含有电化学发光试剂的水溶液中，并施加电位，就可以在该碳糊电极上观察到电化学发光。该电极制作工艺简单、电极表面更新容易和电极价格低廉，易于普及使用。
本发明中的碳糊电极上含有疏水性有机溶剂，这些有机溶剂具有稳定电化学发光反应过程中产生的中间体和降低淬灭反应的速度的作用，使电化学发光效率得到极大的提高，因而能够使一些在常规电极上难以产生电化学发光的体系在水溶液中产生电化学发光。该方法实现水溶液中的电化学发光的另一个途径是通过对碳糊电极的适当修饰，实现有选择的电化学反应途径来提高电化学发光的效率，从而实现水溶液中的电化学发光。
本发明先将碳粉、修饰剂与疏水性有机溶剂以40～80∶0～10∶20～60的重量百分比均匀混合成碳糊，然后将碳糊装入电极棒，并压实即制得碳糊电极，将该电极置于含有电化学发光试剂的水溶液中，通过施加电位，就可以观察到水相电化学发光，其中，修饰剂为高铁血红素，疏水性有机溶剂为硅油或石蜡油，电化学发光试剂为吡啶钌和氧气、吡啶钌和过硫酸铵或吡啶钌和过氧化氢。当电极受到污染或中毒时，只需旋转铜螺丝挤出少量碳糊，然后将该电极在称量纸上抛光获得新鲜表面，即可重新使用。
本发明制备的电极可以方便地实现一些以往必须在有机溶剂中才能产生电化学发光的体系在水溶液中产生电化学发光。由于该方法容易对电极进行修饰，有利于研究修饰电极上的电化学发光行为。另外，该电极还可以用于一些物质如过硫酸等的电化学发光分析。
本发明专利提供的实施例如下实施例1取80毫克碳粉与20毫克硅油充分混合，然后将混合物装入电极棒，并压实制得用碳糊电极。然后将该电极置于含有1毫摩尔/升吡啶钌的水溶液中，通过施加-0.8V的工作电位，就可以观察到因氧还原而导致的水相电化学发光。
实施例2取40毫克碳粉与60毫克硅油充分混合，然后将混合物装入电极棒，并压实制得碳糊电极。然后将该电极置于含有1毫摩尔/升吡啶钌和0.5毫摩尔/升过硫酸铵的水溶液中，通过施加-1.55V的工作电位，就可以观察到水相电化学发光。
实施例3取50毫克碳粉、5毫克高铁血红素与50毫克硅油充分混合，然后将混合物装入电极棒，并压实制得碳糊电极。然后将该电极置于含有1毫摩尔/升吡啶钌和1毫摩尔/升过氧化氢的水溶液中，通过施加-0.3V的工作电位，就可以观察到因高铁血红素催化作用而导致的水相电化学发光。
实施例4取60毫克碳粉、40毫克石蜡油充分混合，然后将混合物装入电极棒，并压实制得碳糊电极。然后将该电极置于含有1毫摩尔/升吡啶钌和0.5毫摩尔/升过硫酸铵的水溶液中，通过施加-1.45V的工作电位，就可以观察到水相电化学发光。
实施例5取50毫克碳粉、10毫克高铁血红素与40毫克硅油充分混合，然后将混合物装入电极棒，并压实制得碳糊电极。然后将该电极置于含有1毫摩尔/升吡啶钌和1毫摩尔/升过氧化氢的水溶液中，通过施加-0.3V的工作电位，就可以观察到因高铁血红素催化作用而导致的水相电化学发光。
权利要求
1．一种水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于将碳粉、修饰剂与疏水性有机溶剂以40～80∶0～10∶20～60的重量百分比均匀混合成碳糊，然后将碳糊装入电极棒，并压实即制得碳糊电极，将该电极置于含有电化学发光试剂的水溶液中，通过施加电位，就可以观察到水相电化学发光，其中，修饰剂为高铁血红素，疏水性有机溶剂为硅油或石蜡油，电化学发光试剂为吡啶钌和氧气、吡啶钌和过硫酸铵或吡啶钌和过氧化氢。
2．如权利要求1所述的水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于所述修饰剂为高铁血红素。
3．如权利要求1所述的水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于所述疏水性有机溶剂为硅油。
4．如权利要求1所述的水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于所述疏水性有机溶剂为石蜡油。
5．如权利要求1所述的水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于所述电化学发光试剂为吡啶钌和氧气。
6．如权利要求1所述的水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于所述电化学发光试剂为吡啶钌和过硫酸铵。
7．如权利要求1所述的水溶液中发光碳糊电极的制备方法，其特征在于所述电化学发光试剂为吡啶钌和过氧化氢。
全文摘要
本发明属于水溶液中发光碳糊电极的制备方法。该方法是将碳粉、修饰剂与疏水性有机溶剂均匀混合成碳糊,然后装入电极棒,并压实即制得碳糊电极。其中,修饰剂为高铁血红素,疏水性有机溶剂为硅油或石蜡油,电化学发光试剂为吡啶钌和氧气、过硫酸铵或过氧化氢。利用该电极可使一些以往必须在有机溶剂中才能产生电化学发光的体系在水溶液中产生电化学发光,还可用于电化学发光分析和研究化学修饰电极上的电化学发光行为。
文档编号G01N33/53GK1306203SQ0010147
公开日2001年8月1日 申请日期2000年1月21日 优先权日2000年1月21日
发明者董绍俊, 徐国宝 申请人:中国科学院长春应用化学研究所