一种三联吡啶钌电化学发光检测水合肼的方法

摘要

本发明涉及一种三联吡啶钌电化学发光检测水合肼的方法。本发明使用三联吡啶钌作为发光物质，水合肼作为共反应物之一，同时也是被检测物。将三联吡啶钌溶于磷酸缓冲溶液中，用电化学方法分别在0.2-1.8V(GC电极)和0.2-1.6V(Pt电极)电位范围内对其进行循环伏安扫描；同时利用光检测器采集产生的光信号，经计算机数据处理得到检测结果。水合肼检测浓度范围为1×10-9mol/L～1×10-5mol/L，最低检测限为1×10-9mol/L。本发明能够更加有效的检测水合肼，检测限更低，线性范围更宽，灵敏度高，重现性好，测试可在瞬间完成，适用于检测所有含有水合肼的物质。

说明书

技术领域

本发明属于一种高灵敏电化学发光检测领域，具体涉及一种三联吡啶钌电化学发光检测水合肼的方法。

背景技术

水合肼(N₂H₄·H₂O)又称水合联氨，纯品为无色透明的油状液体，有淡氨味，在湿空气中冒烟，具有强碱性和吸湿性。工业上一般应用含量为40％--80％的水合肼水溶液或肼的盐。水合肼液体以二聚物形式存在，与水和乙醇混溶，不溶于乙醚和氯仿；它能侵蚀玻璃、橡胶、皮革、软木等，在高温下分解成N₂、NH₃和H₂；水合肼还原性极强，与卤素、HNO₃、KMnO₄等激烈反应，在空气中可吸收CO₂，产生烟雾。水合肼及其衍生物产品在许多工业应用中得到广泛的使用，用作还原剂、抗氧剂，用于制取医药、发泡剂等。

水合肼属于高毒类物质，且为急性毒性物质，吸入本品蒸气，刺激鼻和上呼吸道。液体或蒸气对眼有刺激作用，可致眼的永久性损害。对皮肤有刺激性；长时间皮肤反复接触，可经皮肤吸收引起中毒。工业废水中肼的排放会造成水体污染，严重危害人类健康。因此，开发一种简单、高效的水合肼检测方法具有十分重要的意义。

现存的水合肼检测方法主要有比色法(李文贞，上海环境科学，1988，7，19-21；刘峥嵘，中国国境卫生检疫杂志，1994，17(5)，93-96)、对二甲胺基苯甲醛分光光度法(华蕾，董淑英，袁玉璐，卫生研究，1993，22(2)，90-94)、紫外分光光度法(张晓林，张秀英，鲁连胜，中国环境检测，1993，9(5)，10-11)和电化学方法(徐琴，李丽花，胡效亚，分析实验室，2008，72(5)，20-25)，其中比色法、紫外分光光度法、电化学方法是现行实验室检测水合肼的方法，肼的检测定量限分别为0.0045毫克/升、0.005毫克/升、1.0×10^-9摩尔/升，而对二甲胺基苯甲醛分光光度法是国家标准检测肼的方法，其检测限为0.003毫克/升。但这些方法或是操作较麻烦，或是灵敏度低，或是检测范围不够宽、检测过程操作复杂等等。

三联吡啶钌Ru(bpy)₃²⁺电化学发光(Electrochemiluminescence，简称ECL)具有原位响应、检测灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点，在药物分析、氨基酸分析、DNA探针分析、酶生物传感器领域得到了广泛应用。但目前还没有任何将该类电化学发光用于水合肼检测的相关报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有的水合肼检测方法，提出一种全新的检测限更低、检测线性范围更宽、灵敏度更高的电化学发光检测水合肼的方法。

本发明的原理是：本发明使用三联吡啶钌作为发光物质，水合肼作为共反应物之一，同时也是被检测物。将三联吡啶钌溶于pH＝9的磷酸缓冲溶液中，分别用电化学方法在0.2-1.8V(GC电极)和0.2-1.6V(Pt电极)电位范围内对其进行扫描；同时利用光检测器采集产生的光信号，经数据处理得到检测结果。由于三联吡啶钌具有很高的发光效率，即使被测物水合肼的浓度很低，该方法仍可检测到明显电化学发光响应，并且水合肼加入前后体系电化学发光强度变化的对数值与体系中水合肼浓度的对数值呈现良好的线性关系，通过计算可以确定体系中水合肼的含量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是一种电化学发光检测水合肼的方法，步骤如下：

(1)根据水合肼样品浓度，将10^-7～10^-1mol/L的三联吡啶钌以及待测的水合肼样品分别加入到pH值为3-11的0.1M的磷酸盐或硼酸盐缓冲溶液中；

(2)在任意一款电化学工作站上，对步骤(1)配置的溶液进行循环伏安扫描，其中扫描电位范围GC电极0.2-1.8V，Pt电极0.2-1.6V；

(3)用光检测器采集电化学工作站扫描产生的光信号，经计算机数据处理后得到电化学发光强度，再根据加入水合肼样品前后光强差的对数与水合肼浓度的对数呈线性关系确定水合肼的含量。

该方法适用于检测所有含有水合肼的物质，检测可使用任意一款电化学工作站和/或发光检测器。水合肼检测浓度范围为1×10^-9mol/L～1×10^-5mol/L，最低检测限为1×10^-9mol/L。

所述的三联吡啶钌结构式如下：

本发明的有益效果是：能够更加有效的检测水合肼，检测限更低，灵敏度高，重现性好，测试可在瞬间完成，适用于检测所有含有水合肼的物质，以及所有电化学发光检测装置。

附图说明

图1是实施例1、2，利用三联吡啶钌-水合肼电化学发光体系在GC和Pt电极上测定水合肼的检测限以及它的线性范围；

图2是实施例3、4，利用三联吡啶钌-水合肼电化学发光体系在GC和Pt电极上测定水合肼的检测限以及它的线性范围。

其中横坐标是水合肼浓度的对数，纵坐标是加入水合肼后的光强减掉没加水合肼前的光强的对数值，即混合溶液的ECL减掉三联吡啶钌空白的ECL所得差值的对数值。

具体实施方式

实施例1

使用MPI-B型电化学发光分析仪，用pH＝9的0.1M磷酸盐缓冲液配置三联吡啶钌的浓度为1×10^-4mol/L的溶液，设定光电倍增管的高压为900V，扫描电压在0.2-1.8V，扫描速度150mV/s，所用工作电极为GC电极。检测不加水合肼溶液的发光信号，所测得的电化学发光强度为186080。

实施例2

使用MPI-B型电化学发光分析仪，选择三联吡啶钌的浓度为1×10^-4mol/L，再加入水合肼观察其对ECL的影响，设定光电倍增管的高压为900V，扫描电压在0.2～1.8V，扫描速度150mV/s，所用工作电极为GC电极，缓冲盐是pH＝9的0.1M磷酸盐缓冲液，检测溶液的发光信号。当水合肼浓度分别为10^-9mol/L，10^-8mol/L，10^-7mol/L，10^-6mol/L和10^-5mol/L时，测得其ECL发光强度分别为197860，210000，226280，250620，296880，可以发现随着水合肼的加入ECL逐渐增强，而且ECL强度变化值的对数与水合肼浓度的对数呈良好的线性关系，其中水合肼浓度范围为1×10^-9mol/L～1×10^-5mol/L，线性回归方程为y＝6.2462+0.23779x，线性相关系数为0.99718，水合肼最低检测限为1×10^-9mol/L。结果如图1所示。根据ECL强度的变化值可以确定体系中水合肼的浓度。

实施例3

使用MPI-B型电化学发光分析仪，用pH＝9的0.1M磷酸盐缓冲液配置三联吡啶钌的浓度为1×10^-4mol/L的溶液，设定光电倍增管的高压为900V，扫描电压在0.2-1.6V，扫描速度150mV/s，所用工作电极为Pt电极，检测不加水合肼溶液的发光信号，所测得的电化学发光强度为4668。

实施例4

使用MPI-B型电化学发光分析仪，选择三联吡啶钌的浓度为1×10^-4mol/L，再加入水合肼观察其对ECL的影响，设定光电倍增管的高压为900V，扫描电压在0.2～1.6V，扫描速度150mV/s。所用工作电极为Pt电极，缓冲盐是pH＝9的0.1M磷酸盐缓冲液，检测溶液的发光信号。当水合肼浓度分别为10^-9mol/L，10^-8mol/L，10^-7mol/L，10^-6mol/L和10^-5mol/L时，测得其ECL发光强度分别为5394，5632，6162，6530，7500，可以发现随着水合肼的加入ECL逐渐增强，而且ECL强度变化值的对数与水合肼浓度的对数呈良好的线性关系，其中水合肼浓度范围为1×10^-9mol/L～1×10^-5mol/L，线性回归方程为y＝4.17604+0.14682x，线性相关系数为0.99595，水合肼最低检测限为1×10^-9mol/L。结果如图2所示。根据ECL强度的变化值可以确定体系中水合肼的浓度。