基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学分析检测技术领域，具体涉及一种主-客体结构的PPIX、Laponite混合物修饰玻碳电极以及在特异性检测Zn2+中的应用。
【背景技术】
[0002]电致化学发光(electrochemiluminescence，ECL)以高灵敏度和低背景著称，作为一种强大的分析手段，目前已应用于食品卫生医疗行业。ECL的灵敏度本质上取决于发光体的发光效率。其中，阴极电致发光体以半导体纳米晶体占主导地位；但该类物质一般含有毒成分，且ECL强度不高并依赖外源性强氧化剂作为共反应剂增敏，极大限制ECL技术的更广泛使用。因此寻找高效的阴极ECL发光体、并利用其发展简易、稳定的ECL检测方法，十分必要。受常规阳极ECL发光体即联吡啶钌分子的电子结构启发，具有相对较低HOMO和LUMO能级、存在金属-配体电荷传递的有机锌配合物经理论推测可成为阴极ECL的备选发光体，并经实验证实其代表性配合物ZnPPIX有极佳的发光性能，并且稳定。由于该ECL源自PPIX与Zn2+的螯合配位，故可设计一种高选择性检测Zn 2+的简易ECL传感策略，并借助具有片层纳米结构Laponite的水溶液胶体的吸附性能，实现对PPIX的分散，提高其水溶液活性，从而实现对Zn2+的高灵敏检测。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种简便快速的制备一种主-客体结构的PPIX、Laponite混合物修饰电极，并应用于电致化学发光检测锌离子。
[0004]实现本发明目的的技术解决方案为:
[0005]一种基于ZnPPIX电致化学发光的离子选择性电极，所述的离子选择性电极以玻碳电极作为基底，制备方法如下:
[0006](I)将玻碳电极进行抛光、清洗后吹干；
[0007](2)将Laponite配制成lmg/mL的水溶液，避光条件下，再将ZnPPIX粉末于Laponite水溶液中室温下剧烈搅拌，分别配制成不同浓度的混合溶液，其中，ZnPPIX在混合溶液中的浓度为0.0l-1mM ；
[0008](3)将步骤(2)中的混合溶液修饰步骤(I)中的玻碳电极；
[0009](4)以修饰后的玻碳电极为工作电极，Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，调节电位为-2?0V，扫描速度为10mV S—1，在以TBAP作为电介质的DCM溶液中扫描，根据输出ECL信号的稳定性，得到混合溶液中ZnPPIX的最佳配比浓度；
[0010](5)以步骤(4)得到的ZnPPIX的最佳配比浓度作为PPIX的配比浓度，配制PPIX和Laponite的混合溶液再去修饰步骤(I)中的玻碳电极，干燥后得到离子选择性电极，其中，PPIX和Laponite的混合溶液中，Laponite浓度为lmg/mL。
[0011]步骤⑴中，所述的玻碳电极的直径为5mm。
[0012]步骤(3)和(5)中，所述的修饰为将25 μ L混合溶液滴涂在玻碳电极上。
[0013]上述离子选择性电极的应用，以0.1pMUpM,0.0lnM,0.1nMUnM,0.01 μΜ、0.I μΜ、
I μ M的锌离子水溶液25 μ L覆盖离子选择性电极，于37°C水汽饱和条件下温浴两小时，之后室温干燥，进行ECL信号检测。
[0014]本发明与现有技术相比，其显著优点是:(I)离子选择性电极制备过程的简单快速，只需要将PPix与Laponite以最佳比例混合，底涂于抛光好的玻碳电极。(2)制作材料及检测过程的安全无毒，PPIX与Laponite均为安全无公害材料，检测过程也没有其他有毒物质参与进来。(3)检测方便，离子检测只需要将其水溶液滴在制备好的电极上面，温浴后等待室温干燥。(4)信号稳定，平行试验及同条件不同批次下输出的ECL信号吻合度达85%。
【附图说明】
[0015]附图1为本发明制备的主-客体架构的混合物对Zn2+的螯合作用形成ZnPPIX并广生尚ECL彳目号不意图。
[0016]附图2为实施例2中PPIX与Laponite主-客体架构形成的紫外光谱表征图。
[0017]附图3为实施例2中PPIX与Laponite主-客体架构形成的荧光光谱表征图。
[0018]附图4为实施例2中Laponite的TEM图，PPIX、Laponite及其主-客体架构混合物的红外、AFM图。
[0019]附图5为实施例2中PPIX与ZnPPIX的ECL信号强度对比图。
[0020]附图6为实施例3中PPIX与Zn2+螯合作用形成ZnPPIX的动力学曲线。
[0021]附图7为实施例3中PPIX与ZnPPIX荧光发射光谱比较。
[0022]附图8为实施例4中离子选择性电极检测不同浓度Zn2+的ECL信号及浓度梯度曲线(内插图)。
[0023]附图9为实施例5中各阴阳离子对离子选择性电极的干扰。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0025]实施例1
[0026]离子选择性电极的制备
[0027](I)将直径5mm玻碳电极分别在0.3和0.05 μ m的氧化铝上研磨至光滑，分别用HNO3IH2O = 1:1、乙醇、水超声清洗，高纯N2吹干备用。
[0028](2)选用水做溶剂，将Laponite配制成lmg/mL的水溶液，洁净磁子搅拌lh。精确称取一定量的ZnPPIX粉末于配好的Laponite水溶液中室温下磁子剧烈搅拌过夜，配制成0.0lmM,0.05mM、0.1mM,0.25mM、0.的 ZnPPIX 的 Laponite 水溶液，整个过程注意避光。
[0029](3)将配制的各浓度ZnPPIX、Laponite混合溶液修饰处理好的玻碳电极，待其干燥作为工作电极，以Ag/AgCl为参比电极，铂电极为对电极，调节电位为-2?0V，扫描速度为10mV S—1，扫描10?20圈，根据输出ECL信号稳定性，得到ZnPPIX的最佳浓度配比为0.1mM (信号最稳定时视为得到ZnPPIX的最佳配比浓度)。
[0030](4)将得到的ZnPPIX最佳配比浓度(0.1mM)作为新的混合溶液中PPIX的配比浓度，即将0.1mM PPIX溶解在lmg/mL Laponite水溶液中，制备的混合物取25 μ L修饰处理好的玻碳电极，室温干燥，得到离子选择性电极。图1显示制备的主-客体构架的混合液对锌离子检测的机理图。
[0031]实施例2
[0032]光谱学表征
[0033](I)紫外表征
[0034]将优选配比后的PPIX、Laponite混合水溶液(图2，a)超纯水稀释30倍后测紫外吸收，相同检测浓度的PPIX水溶液(图2，b)及Laponite水溶液(图2，c)的紫外光谱图作为对比。由图可以看出，由于PPIX在水溶液中以非活性的聚集体形式存在，不能检测到紫外吸收，透明片层形态的Laponite结构也是没有紫外吸收的，而PPIX和Laponite的混合液可以检测到紫外吸收，由PPIX在有机溶液二氯甲烷中的紫外吸收(图2插图)可以看出，PPIX与Laponite混合溶液的紫外吸收峰与PPIX在二氯甲烷溶液中的吸收峰相一致，说明Laponite的片层结构使PPIX以有效单体的形式存在，合理的解释是具有强吸附性能的Laponite水溶液胶体将PPIX吸附在其片层结构上。
[0035]⑵焚光表征
[0036]将优选配比后的PPIX、Laponite混合水溶液(图3，a)超纯水稀释30倍后测荧光光强，相同检测浓度的PPIX水溶液(图3，b)及Laponite水溶液(图3，c)的荧光光谱图作为对比。从图示可以看出，PPIX水溶液、Laponite水溶液是没有荧光发射峰的，但PPIX、Laponite混合之后有荧光发射峰，并且与PPIX在有机溶剂二氯甲烷中的发射峰(图3插图)相一致，因为与Laponite的吸附结合作用，使得峰值有一定蓝移。
[0037]紫外荧光光谱中对PPIX的显示，表明PPIX在Laponite的水溶液分散效果良好且有部分能以有效单体形式存