[發明專利]一種用于檢測水體中痕量汞的電化學傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410200658.7
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN104007155A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 章毅;曾光明;湯琳;陳俊;竺園;張長;晏銘;馮沖凌
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪

1.一種用于檢測水體中痕量汞的電化學傳感器，所述傳感器包括一在三電極系統中用作工作電極的玻碳電極，其特征在于，所述玻碳電極的反應端表面沉積有石墨烯層，所述石墨烯層的表面沉積有納米金層，所述納米金層的表面上自組裝有巰基修飾的可利用T-Hg²⁺-T錯配形成雙鏈DNA結構的汞特異性寡核苷酸探針。

2.根據權利要求1所述的電化學傳感器，其特征在于，所述汞特異性寡核苷酸探針為捕獲探針，所述電化學傳感器還包括目標探針和信號指示探針；所述目標探針為可與所述捕獲探針通過T-Hg²⁺-T錯配形成雙鏈DNA結構的核苷酸序列；所述信號指示探針為可與所述目標探針通過互補配對形成雙鏈DNA結構的核苷酸序列。

3.根據權利要求2所述的電化學傳感器，其特征在于，所述捕獲探針為具有SEQ?ID?No.1的核苷酸序列；所述目標探針為具有SEQ?ID?No.2的核苷酸序列；所述信號指示探針為標記有甲基藍的金載信號指示探針，所述金載信號指示探針的核苷酸序列為具有SEQ?ID?No.3的核苷酸序列。

4.一種如權利要求1至3中任意一項所述的電化學傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制作一玻碳電極，在所述玻碳電極的反應端表面進行預處理，然后進行電沉積步驟使石墨烯沉積在所述玻碳電極的反應端表面得到具有石墨烯層的玻碳電極；

(2)采用計時電流法將納米金顆粒沉積在所述具有石墨烯層的玻碳電極的反應端表面形成空間反應域；

(3)取巰基修飾的可利用T-Hg²⁺-T錯配形成雙鏈DNA結構的汞特異性寡核苷酸探針在反應端表面進行自組裝，構建可特異性捕獲汞離子的立體反應域，完成電化學傳感器的制作。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中的電沉積步驟為：在氮氣保護下，將所述玻碳電極浸入氧化石墨烯中，采用循環伏安法反復掃描-1.5V～0.5V范圍8圈以上。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的計時電流法為：將所述具有石墨烯層的玻碳電極反應端浸入氯金酸和高氯酸的混合溶液中，在0.2V電位下電沉積30s以上。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中氯金酸和高氯酸的摩爾濃度比為1:1。

8.一種用權利要求1至3中任意一項所述的電化學傳感器或采用權利要求4至7中任意一項所述制備方法制得的電化學傳感器在檢測水體中痕量汞中的應用，其特征在于，包括以下步驟：

反應：將所述電化學傳感器的玻碳電極反應端置于加有目標探針的待測溶液中進行T-Hg²⁺-T錯配反應，T-Hg²⁺-T錯配反應完成后，再加入信號指示探針，使信號指示探針與所述目標探針進行互補配對；

電化學檢測：將電化學傳感器接入三電極系統的電解池中并作為工作電極進行電化學檢測，用方波伏安法測定響應峰電流的變化，當響應峰電流值在2.975微安以上時，表明待測溶液中含有汞離子。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于：當所述待測溶液中存在汞離子時，所述汞離子含量與所述響應峰電流的變化滿足以下線性關系：

y＝(1.2286±0.0473)×logC+(3.2367±0.2664)

其中，y表示響應峰電流變化的測定值，單位μA；C表示環境水樣中汞離子的濃度值，單位amol·L^-1，檢測下限達到0.1amol·L^-1，R²為0.9872。

10.根據權利要求8或9中所述的應用，其特征在于，所述反應過程中，玻碳電極反應端與目標探針進行T-Hg²⁺-T錯配反應時間為30min以上；所述目標探針與信號指示探針進行互補配對時間為30min以上；所述待測溶液的pH值為6.0～8.0；所述電化學檢測過程中電解池內電解質溶液的pH值為7.0～7.5；所述方波伏安法測定響應峰電流的過程中，脈沖振幅為25mV，脈沖頻率為10Hz，步階脈沖為4mV，掃描電位區間為-0.7V～0V。