何为稳态,何为epc+f模式

2022-07-02 12:14:00 焦点

　　摘要　　

　　制备了一种新型纳米银-磷酸锆复合材料，该复合材料对中性红有很强的吸附作用。吸附的中性红表现出较强的氧化还原性质，氧化还原中点电位比溶液(pH 7)中的氧化还原中点电位正约200 mV。将辣根过氧化物酶和复合材料共同修饰在电极表面制成酶电极，对H202有明显的电催化还原作用。催化电流与H202浓度在2.510-6 ~ 2范围内成正比。0 * 10-3 moI/L；H202的检测限为2。0 * 10-7摩尔/升(信噪比=3)；传感器对1的响应时间。0 * 10-5 moI/L H2O 2为15s；相对标准偏差为1.4%(n=10)。在4储存6个月后，电极仍有85%以上的初始响应。该传感器有效地消除了抗坏血酸等共存物质的干扰，回收率实验结果令人满意。　　

　　背景　　

　　中性红（NR）是优良电子转移介体，因水溶性大，制得修饰电极稳定性差，将NR 聚合在电极上可提高稳定性。NR修饰电极对抗坏血酸、多巴胺和肾上腺素有电催化作用。然而，在维持酶活性的pH下，单体和聚NR的还原电位太负，在催化底物还原时共存物质干扰严重。许多酶，如辣根过氧化物酶，在太低的电位下失去催化能力，因此NR不能用于构建H202传感器。　　

　　在相似的基质中包含磷酸锆（ZP）是优良的离子交换剂，常用来固定电子转移介体。介体固定在ZP 上，氧化还原中点电位Em =（Epa + Epc）/2正移约300 mV，可有效电催化氧NADH。物种是调节电对电势的有效方式。封装的介体的氧化还原电位不随底层溶液的pH值而变化，这对酶电极的构建非常有利。　　

　　金属纳米粒子在水溶液或表面活性介质中反应活性很高，可以催化氧化还原反应，但在溶液中容易聚集，失去催化活性。孙以沸石为载体制备的纳米金属粒子稳定性好，为光催化分解水的机理研究提供了模型。这种方法需要许多步骤来制备纳米金属颗粒，这可能不会完全还原金属离子，并限制了纳米金属颗粒的催化应用。本实验采用直接浸渍法制备纳米银。　　

　　和磷酸锆。　　

　　NR吸附在复合材料中并固定在电极表面。复合膜中的ZP大大移动了天然橡胶的氧化还原电位，吸附了效防止了其流失.复合膜中纳米银了ZP 吸附NR 能力，促进了NR 氧化还原反应并保持了ZP 电位调制能力。的天然橡胶对H202有明显的催化还原能力。该传感器线性范围宽，伏安响应快，稳定性和重现性好，特别是大大降低了共存物质的干扰，并具有良好的选择性。　　

　　试验　　

　　1、H2O2传感器的制备 　　

　　直接购买绵竹姚龙化工磷酸锆ZP；纳米银和磷酸锆复合材料的制备请联系姚龙化工。纳米银磷酸锆(Ag0n -ZP)复合物在水中充分溶胀并制成40 g/L的胶体。添加10L 3% PVA、20L Tris-HCI缓冲液(pH 7，含0。1 moi/l KCI、3 mg辣根过氧化物酶、3 mg牛血清白蛋白和10L 5%戊二醛加入到50L该胶体中，并快速搅拌均匀。将10L混合液滴涂在预处理过的玻碳电极表面，自然干燥成膜。然后将其浸入5.0 10-4 moi/L的NR溶液中15 min，染料分子被吸附到修饰膜上，制成H2O2生物传感器。用水洗涤后，将传感器置于含有0.1摩尔/升KCI的Tris-HCl缓慢溶液(pH 7)中，并在-0.8和0.8 V之间循环扫描，直到信号电流稳定。不使用时，电极储存在4C PBS缓冲液(pH 7)中。　　

　　2、测定方法 　　

　　(1)将循环伏安三电极体系插入Tris-HCI缓冲液中，然后通入高纯氮气除氧，循环伏安图在-0。80 V和0。80v；　　

　　(2)恒电位电流法的解法与(1)相同。插入三电极系统，保持恒定电压在-0。4 V，并在调整基线稳定后迅速加入H2O2标准溶液；在将氮气引入溶液以除去氧气之后，测量电流值，并且该值和基线电流之间的差是信号电流。　　

　　结果与讨论 　　

　　1、吸附在Ag0n-ZP 膜中NR 电化学性质 　　

　　在含0.1摩尔/升KCI的tris-HC(pH 7)缓冲液中，天然橡胶在纳米银-Ag0n-ZP膜上的吸附在100 mV/s时，Em约为-0.35V，比NR正约200 mV，适用于辣根过氧化物酶对H2O2的电催化还原。随着的增加，吸附的NR Em略微负移　　

4 ~ 9 范围内始终保持在- 0.35 V。另外，峰电流也不随溶液pH 而改变，这有利于构筑化学和生物传感器。

2、Ag0n对ZP 吸附NR 能力的增强作用

ZP 修饰电极和ZP-Ag0n修饰电极在5. 0 X 10- 4moI/L NR 溶液中浸泡15 min 前后，在Tris-HCI 缓冲液中的循环伏安图（见图1）。

与ZP 修饰电极相比，在ZP-Ag0n修饰电极上，NR 氧化还原峰电位略微负移，而峰电流却明显提高，说明膜中Ag0n大大增强了ZP吸附NR 能力。Ag0n在测定电位范围内也有电活性，氧化峰尖而窄（ Epa≈0. 08 V），无还原峰。这些电活性的纳米银微粒大大提升了NR 峰电流，其主要原因是：

（1）纳米级银簇具有卓越的吸附性能，它作为共吸附剂大大提高了电极表面NR 局部浓度；高度分散的纳米Ag0n带有过剩负电荷，与荷正电的NR 分子存在静电相互作用，使NR 与Ag0n结合更紧密，并且在膜中增加了新吸附点，提高了NR 电化学响应；

（2）纳米银簇过剩自由电子向吸附的NR 转移时在粒子与溶液间产生电位差，该电位差在单质银氧化过程中还原所吸附的NR，因而提高了吸附态NR 电活性。

3、H202生物传感器制备

预备实验发现酶容易脱落流失，传感器信号不稳定。本实验将酶、戊二醛和BSA 掺到ZP-Ag0n复合物胶体中，滴涂到电极表面干燥成膜，再在NR 溶液中浸15min，将介体和酶固定于膜中。此法制备传感器酶层不易脱落，且方便了NR 在酶和电极间进行电子传递。另可吸附NR 均匀分散于膜内，更多介体可以接触到酶活性中心，制得的传感器响应更灵敏。

4、传感器对H202催化还原

图2（a）是ZP-Ag0n -HRP 和ZP-Ag0n -HRP-NR 电极在加入H2O2前后的循环伏安图。由图（a）可知膜中Ag0n也能电催化H2O2还原，但不明显，与NR 电催化作用相比可忽略不计。由图2（b）可知，当无H2O2时，ZP-Ag0n -HRP-NR 电极只表现出NR 的氧化还原峰（1），加入H2O2后，NR 还原峰明显增加，而还原电位基本不变，证明此还原峰仍为NR 还原所致。相同条件下基体电极和ZP-Ag0n -NR 膜修饰电极（不含酶）对H202无响应，表明固定在修饰膜内的HRP 对H202有明显催化还原作用，膜内的NR 是该反应体系有效电子转移介体。还原电流增加幅度与H202浓度成正比，可用于H202定量测定。反应机理推断如下：

5、酶和介体用量的影响

膜中固定酶用量增加，传感器响应灵敏度增加。但酶量过大又使得线性范围变窄，本实验选择3 mg（90μL）HRP 为最佳用量。将ZP-ag0n -HRP 修饰电极置于5.0 X 10- 4 moI/L NR 中浸泡15 min 即达到饱和吸附，故选择最佳吸附时间为15 min。生物传感器在pH 5 ~ 7 范围内对H202有好的响应，pH 7.0 为最佳。

6、工作电位的选择

当工作电位在- 0.3 ~ - 0.7 V 间变化时，工作电位越负，灵敏度越高，同时溶液中共存电活性物质也越容易还原，测定干扰越大。实验选择- 0. 4 V 为最佳工作电位

7、传感器响应时间

修饰层厚度由滴在电极表面胶体体积来控制。体积越大，修饰层越厚，响应时间越长。本文选择10μL 为最佳用量。此时，传感器对H202有快的伏安响应，达95%稳态电流所用时间< 15 s （见图3）

8、传感器稳定性

由于ag0n与NR 分子强烈的相互作用，大大增强了膜对染料的吸附能力，ZP-ag0n -NR 修饰电极与ZPNR电极相比，显著提高了稳定性。另外，ag0n还增强了膜机械强度，H202传感器连续工作10 d 电流响应基本不变。传感器在4C冰箱中放置6 个月，其活性保持85%以上。在含1. 0 X 10- 5moI/L H202溶液中，RSD 为1.4%（n = 10），说明传感器重现性很好。

9、传感器抗干扰能力

传感器在Tris-HCI 缓冲液中固定H202为0.5 mmoI/L，E为- 0.4 V，对抗坏血酸、蔗糖、葡萄糖、L-乳酸、柠檬酸、L-色氨酸和NO-3、F- 、K+ 、Ca2 + 、Mn2 + 、Cu2 + 可能造成的干扰进行实验。因为ZP 正移了吸附态NR 氧化还原电位，此H2O2传感器有效避免了大多数共存物质干扰。

10、校准曲线和回收率

由于NR 快速有效地传递电子，该传感器灵敏度很高。图3 是传感器对不同浓度H2O2响应的电流-时间曲线（E 为- 0.4 V）。校准曲线由不同浓度H2O2计时电流曲线作出，线性范围为2. 5 X 10- 6 ~ 2 X 10- 3mol/L；检出限为2 X 10- 7mol/L（S/N = 3）。校准曲线按浓度数量级分段绘制，如表1。在Tris-HCI（ pH 7）缓冲液中，E 为- 0.4 V，用标准加入法进行回收率实验，回收率在97.0% ~ 102.0%之间，结果令人满意。