一种用立方Ia3d结构介孔碳CMK-8直接电化学传感器检测痕量卡巴氧的方法

摘要

本发明涉及一种用立方Ia3d结构介孔碳CMK‑8直接电化学传感器测定痕量卡巴氧的方法。本发明采用立方Ia3d结构介孔碳CMK‑8修饰玻碳电极，将所构建的传感器用于卡巴氧的直接测定。当卡巴氧在0.5nM～500.0nM浓度范围内时，电化学信号响应与卡巴氧的浓度呈良好的线性关系，方法检出限为74.4pM。本发明显著提高了卡巴氧检测的灵敏度，对于低浓度卡巴氧的检测易于自动化。

说明书

技术领域

本发明属于新型功能材料、电化学传感检测技术领域，涉及一种检测痕量卡巴氧的方法，特别是一种用立方Ia3d结构介孔碳CMK-8直接电化学传感器检测痕量卡巴氧的方法。

背景技术

卡巴氧(Carbadox，简称CBX)是传统的喹喔啉类药物，此类药物是化学合成类的动物专用药，具有广谱抗菌作用和可以促进猪、鸡、牛、羊、兔等动物生长发育，并且可以提高饲料的转化率，卡巴氧被广泛应用于水产养殖和猪鸡等家禽养殖。但很多毒理学报告显示卡巴氧具有遗传毒性、致突变性和致癌性。将其添加于饲料中，动物食用之后体内会有明显残留，对人体的健康有着极为严重的危害。因此，即使我国是该类药物的使用大国，也已有明文规定禁止使用卡巴氧。但由于其可增加瘦肉率等显著作用，仍存在违令添加使用情况，故而建立简便有效的卡巴氧检测方法尤为重要。

目前卡巴氧检测方法的报道有较多，主要有免疫法，液相色谱法，气相色谱-串联质谱法，液相色谱-串联质谱法等。我国也出台了检测卡巴氧的国家标准方法。最常用的方法是液相色谱-串联质谱法，但该方法在处理实际样品时步骤较为复杂，且对检测仪器的要求较高，不够简便。电化学检测高效快速，选择性高，灵敏度高，对仪器的要求相对较低，被广泛应用于各种检测，但电化学测定卡巴氧的文献报道鲜见。

介孔材料是孔径在2.0nm-50.0nm之间的多孔材料，而介孔碳是一类非硅基介孔材料。它具有巨大的表面积(可高达2500m²/g)和孔体积(2.25cm³/g)。1999年，Ryoo>

电化学传感器是基于电化学反应原理来检测标的物的一类传感器，它以电极作为传感器转换元件，修饰在电极上的材料作为敏感元件，敏感元件与被测物质的离子或分子接触发生化学反应或变化，转换元件将这种反应或变化直接或间接的转化为电信号，建立标的物的浓度、成分等化学量与输出电信号的关系，从而实现标的物的定量检测的装置。电化学传感器由于其具有灵敏度高、选择性好、操作简单、检测快速、易微型化、能在复杂系统中进行在线监测甚至活体分析等优越性，己成为电分析化学中十分活跃的研究领域，并且已经在临床检验、食品和药品分析、环境监测、生命科学等方面得到了广泛的应用。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明在于提供一种用立方Ia3d结构介孔碳CMK-8 直接电化学传感器检测痕量卡巴氧的方法，该方法利用立方Ia3d结构介孔碳CMK-8 的放大效应，可高灵敏度地用于检测痕量卡巴氧。

本发明所述的一种用立方Ia3d结构介孔碳CMK-8直接电化学传感器检测痕量卡巴氧的方法，包括以下步骤：

A.金电极的处理：

将金电极(Φ＝3mm)用二次去离子水冲洗，再用0.05μm的γ-氧化铝抛光粉进行抛光打磨，再次水洗，晾干备用；

B.立方Ia3d结构介孔碳CMK-8分散液的制备：

准确称取一定量的立方Ia3d结构介孔碳CMK-8粉末，用DMF进行分散，超声 1h，得分散均匀的4mg/mL的介孔碳分散液；

C.立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极：

用微量进样器取适量立方Ia3d结构介孔碳CMK-8分散液均匀滴涂于经处理过的金电极上，置于红外灯下晒干，晾至室温备用；

D.电化学传感器的构建：

将修饰电极置于一定浓度的Na₃PO₄缓冲溶液中经差分脉冲伏安法扫描到稳定。随后在1000rpm磁力搅拌下进行恒电位富集，电位区间为-0.3V～0.7V，富集时间>

E.卡巴氧的检测：

电化学测试采用三电极体系：工作电极为立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极，对电极为中空钛棒，参比电极为饱和甘汞电极；电化学测试在自制电解池中进行；自制电解池的容积为25mL，每次测试时装载电解液体积为20mL，采用电磁搅拌器进行搅拌。电解液为Na₃PO₄缓冲溶液，利用NaOH调节pH值，使用前通入高纯氮气5min以充分除尽其中的溶解氧。

根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤C中立方Ia3d结构介孔碳CMK-8分散液的用量为4μL。

根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤D中，所述电解池中Na₃PO₄缓冲溶液pH＝7.0。

根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤D中，所述富集电位为0.3V。

根据本发明所述的电化学传感器的进一步特征，所述步骤D中，所述富集时间为25min。

本发明所述的用于检测痕量卡巴氧的电化学传感器克服了已有技术在检测卡巴氧时存在方法过于繁琐，步骤复杂等诸多缺点，更好地提高了检测的灵敏度，对于痕量卡巴氧的检测易于自动化。

附图说明

图1为不同电极的微分脉冲伏安曲线，图中，(a)裸电极，(b)立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极。插入图为裸电极的放大图。

图2是本发明所述的传感器标准吸收曲线。

图3是本发明所述的传感器的选择性的图表。图中，横轴上为加入的物质，由左至右依次为尿素、尿酸、次黄嘌呤、抗坏血酸、肌苷等干扰物。

具体实施方式

实施例1：本发明所述的用于检测微量卡巴氧的电化学传感器的构建

本发明所述的一种用立方Ia3d结构介孔碳CMK-8直接电化学传感器检测痕量卡巴氧的方法包括以下步骤：

(1)金电极的处理：

将金电极(Φ＝3mm)用二次去离子水冲洗，再用0.05μm的γ-氧化铝抛光粉进行抛光打磨，再次水洗，晾干备用；

(2)立方Ia3d结构介孔碳CMK-8分散液的制备：

准确称取一定量的立方Ia3d结构介孔碳CMK-8粉末，用DMF进行分散，超声 1h，得分散均匀的4mg/mL的介孔碳分散液。

(3)立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极：

用微量进样器取适量立方Ia3d结构介孔碳CMK-8分散液均匀滴涂于经处理过的金电极上，置于红外灯下晒干，晾至室温备用。

(4)电化学传感器的构建：

将修饰电极置于一定浓度的Na₃PO₄缓冲溶液中经差分脉冲伏安法扫描到稳定。随后在1000rpm磁力搅拌下进行恒电位富集，电位区间为-0.3V～0.7V，富集时间>

(5)卡巴氧的检测：

电化学测试采用三电极体系：工作电极为立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极，对电极为中空钛棒，参比电极为饱和甘汞电极。电化学测试在自制电解池中进行。自制电解池的容积为25mL，每次测试时装载电解液体积为20mL，采用电磁搅拌器进行搅拌。电解液为Na₃PO₄缓冲溶液，利用NaOH调节pH值，使用前通入高纯氮气5min以充分除尽其中的溶解氧。

实施例2：本发明所述的用于检测痕量卡巴氧的电化学传感器微分脉冲伏安表征

采用微分脉冲伏安法观察卡巴氧在裸电极、立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极上的电化学反应。如图1所示，在裸电极上(曲线a)，2μM的卡巴氧的峰电流为0.46μA，而在立方Ia3d结构介孔碳CMK-8的修饰下(曲线b)，峰电流可达致 233.4μA(曲线a)，相对裸电极有507倍的峰电流增幅。且由图2可明显看出曲线b 的基线明显较曲线a的基线下移，这说明了CMK-8有巨大的比表面积，能有效增大信号。

实施例3：线性范围与检出限实验

基于立方Ia3d结构介孔碳CMK-8修饰电极对卡巴氧电还原极强的电催化效果，可以建立卡巴氧的超灵敏电化学检测方法。卡巴氧在0.1nM～500.0nM浓度范围内时，电化学信号响应与卡巴氧的浓度呈良好的线性关系(参见图2)，其线性回归方程为 -I(μA)＝0.503×C(nmol/L)-0.128，R＝0.997，检出限为74.4pM。本发明显著提高了卡巴氧检测的灵敏度，对于低浓度卡巴氧的检测易于自动化。

实施例4：干扰物的影响

选择性实验本实验通过比较传感器峰电流比(I/I₀)进行干扰实验，如图3所示，当卡巴氧浓度为100nM时，100倍浓度的尿素、尿酸、次黄嘌呤、抗坏血酸、肌苷等干扰物对其均无干扰。

实施例5：实际样品测定

将实际样品经过处理后，取其提取液，进行电化学测定，测定结果见表1。由表 1可知方法的回收率为89.75％～105.38％，相对标准偏差为9.87-4.23％.

表1：实际样品加标检测结果(n＝5)。

加标浓度(nM)回收率(％)RSD5089.759.87100105.385.8120098.74.23