[發(fā)明專利]一種用于檢測(cè)水體中痕量汞的電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410200658.7
• 申請(qǐng)日: 2014-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104007155A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 章毅;曾光明;湯琳;陳俊;竺園;張長(zhǎng);晏銘;馮沖凌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327;G01N27/48
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汞離子含量的檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于檢測(cè)汞離子的電化學(xué)傳感器及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

汞及其化合物對(duì)環(huán)境和人體健康的危害十分巨大，高效靈敏地監(jiān)測(cè)分析食品、水體以及與人類生活息息相關(guān)的環(huán)境中的汞含量，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

傳統(tǒng)的汞分析方法包括耦合等離子質(zhì)譜、原子發(fā)射光譜、原子熒光光譜法、離子色譜法等，這些分析方法均存在預(yù)處理步驟繁瑣，設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜等缺陷，限制了傳統(tǒng)方法在環(huán)境樣品痕量汞檢測(cè)中的應(yīng)用。近年來(lái)，傳感器技術(shù)作為一種新型的檢測(cè)手段，正在快速發(fā)展。由于傳感器在用于汞的檢測(cè)過(guò)程中，容易受到其他金屬元素的影響，抗環(huán)境沖擊力弱，其選擇特異性和檢測(cè)靈敏度還有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用、制作和使用方便的可用于高效檢測(cè)水體中痕量汞的電化學(xué)傳感器及其制備方法，還提供一種操作簡(jiǎn)單、抗環(huán)境沖擊力強(qiáng)、選擇特異性好、超靈敏的檢測(cè)水體中痕量汞的應(yīng)用方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供了一種用于檢測(cè)水體中痕量汞的電化學(xué)傳感器，傳感器包括一在三電極系統(tǒng)中用作工作電極的玻碳電極，玻碳電極的反應(yīng)端表面沉積有石墨烯層，石墨烯層的表面沉積有納米金層，納米金層的表面上自組裝有巰基修飾的可利用T-Hg²⁺-T錯(cuò)配形成雙鏈DNA結(jié)構(gòu)的汞特異性寡核苷酸探針。汞特異性寡核苷酸探針可以與任何汞特異性寡核苷酸探針發(fā)生T-Hg²⁺-T錯(cuò)配形成雙鏈DNA的核苷酸鏈進(jìn)行反應(yīng)，構(gòu)建可特異性捕獲汞離子的立體反應(yīng)域，從而達(dá)到檢測(cè)水體中痕量汞的目的。

在本發(fā)明中，汞特異性寡核苷酸探針作為捕獲探針，優(yōu)選為具有SEQ?ID?No.1的核苷酸序列。

進(jìn)一步的；電化學(xué)傳感器還包括目標(biāo)探針，目標(biāo)探針為可與所述捕獲探針通過(guò)T-Hg²⁺-T錯(cuò)配形成雙鏈DNA結(jié)構(gòu)的核苷酸序列，目標(biāo)探針優(yōu)選為具有SEQ?ID?No.2的核苷酸序列。

進(jìn)一步的，為了擴(kuò)大反應(yīng)信號(hào)，電化學(xué)傳感器還包括信號(hào)指示探針；信號(hào)指示探針為可與目標(biāo)探針通過(guò)互補(bǔ)配對(duì)形成雙鏈DNA結(jié)構(gòu)的核苷酸序列，信號(hào)指示探針優(yōu)選為標(biāo)記有甲基藍(lán)的金載信號(hào)指示探針，進(jìn)一步的優(yōu)選為具有SEQ?ID?No.3的核苷酸序列。

在本發(fā)明的電化學(xué)傳感器中，玻碳電極、目標(biāo)探針、信號(hào)指示探針是三個(gè)單獨(dú)存在的部分，當(dāng)電化學(xué)傳感器應(yīng)用于痕量汞的檢測(cè)時(shí)，將玻碳電極、目標(biāo)探針、信號(hào)指示探針置于待檢測(cè)水體中，使三者之間發(fā)生雜化作用。其中玻碳電極反應(yīng)端的捕獲探針與目標(biāo)探針發(fā)生T-Hg²⁺-T錯(cuò)配反應(yīng)；信號(hào)指示探針與目標(biāo)探針發(fā)生互補(bǔ)配對(duì)反應(yīng)。

作為本發(fā)明的同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了上述的電化學(xué)傳感器的制備方法，包括以下步驟：

(1)：制作一玻碳電極，在玻碳電極反應(yīng)端表面進(jìn)行預(yù)處理，然后進(jìn)行電沉積步驟使石墨烯沉積在玻碳電極的反應(yīng)端表面得到具有石墨烯層的玻碳電極；

(2)：采用計(jì)時(shí)電流法將納米金顆粒沉積在具有石墨烯層的玻碳電極反應(yīng)端表面形成空間反應(yīng)域；

(3)：取巰基修飾的可利用T-Hg²⁺-T錯(cuò)配形成雙鏈DNA結(jié)構(gòu)的汞特異性寡核苷酸探針在反應(yīng)端表面進(jìn)行自組裝，構(gòu)建可特異性捕獲汞離子的立體反應(yīng)域；完成電化學(xué)傳感器的制作。

進(jìn)一步的，步驟(1)中電沉積步驟為：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將玻碳電極浸入氧化石墨烯中，采用循環(huán)伏安法反復(fù)掃描-1.5～0.5V范圍。

進(jìn)一步的，步驟(2)中計(jì)時(shí)電流法為將具有石墨烯層的玻碳電極反應(yīng)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?；旌先芤褐新冉鹚岷透呗人岬哪枬舛缺葍?yōu)選為1:1。

作為本發(fā)明的同一技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種采用前述的電化學(xué)傳感器或采用前述制備方法制得的電化學(xué)傳感器在檢測(cè)水體中痕量汞中的應(yīng)用，包括以下步驟：

反應(yīng)：將電化學(xué)傳感器的玻碳電極反應(yīng)端置于加有目標(biāo)探針的待測(cè)溶液中進(jìn)行T-Hg²⁺-T錯(cuò)配反應(yīng)，T-Hg²⁺-T錯(cuò)配反應(yīng)完成后，再加入信號(hào)指示探針，使信號(hào)指示探針與所述目標(biāo)探針進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)。前述反應(yīng)過(guò)程中，玻碳電極反應(yīng)端與目標(biāo)探針進(jìn)行T-Hg²⁺-T錯(cuò)配反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為30min以上；目標(biāo)探針與信號(hào)指示探針進(jìn)行互補(bǔ)配對(duì)時(shí)間優(yōu)選為30min以上；待檢測(cè)溶液的pH值優(yōu)選為6.0～8.0；