过氧化氢的电化学检测方法

过氧化氢的电化学检测方法

1其他行业发展过氧化氢（p22）是生物系统中的重要化合物。它严重影响着细胞的功能和新陈代谢。高浓度的b22也会导致细胞死亡。在许多酶促反应、蛋白质积聚和抗原-抗体识别过程中也伴随着H2O2的生成或消耗。H2O2的检测在环境、食品以及其他领域也具有重要的意义。国外发达国家已经将H2O2用于环境保护,其有效应用与突出效果还是备受环境工作者和安全工作者的推崇,其应用规模也呈增长趋势,而我国由于成本问题在这方面的应用较少。H2O2在食品包装、食品纤维等方面用作消毒杀菌剂,由于其在食品行业广泛的应用,其残留问题是安全工作者首先考虑的问题。为有效降低安全风险,体现“科技以人为本”的现代化理念,必须对H2O2的浓度进行有效监测。H2O2在化工行业上的应用是相当广泛的,它是合成许多无机、有机过氧化物的主要原料。近几年国内重视精细化工产品的生产,积极开发包括H2O2下游产品在内的新产品,使H2O2在化工行业上的消费呈上升趋势。在冶金行业的电镀液净化除铁,毛皮、烟草漂白,火箭、鱼雷等军工用的化学推进剂,化妆品行业、造纸业、电子行业等领域H2O2也都有一定应用。因此,H2O2的检测具有重要的意义。2氧化电化学测试在过氧化氢的检测方法中,应用最多的是电化学方法,包括极谱法、电位滴定分析法、电化学发光法以及电流型生物传感器法,其中应用最广泛的是电流型生物传感器的检测方法。使用常规电极可以对H2O2进行直接电化学测试,但是这种方法在分析中虽有许多优点,但还是存在很大的局限,这主要是因为用常规电极氧化H2O2时电位较高,如:在铂电极上(0.5~0.7V,vs.SCE)、在玻碳电极上(0.9V)、在涂有铂、钯、钌的碳糊电极上(0.8V)等。在如此高的电位下进行氧化测定,试样中共存的其它电活性物质,如:抗坏血酸(维生素C)和尿酸等,也可以在此电位下氧化而产生氧化电流,给测定带来干扰,因此该方法的灵敏度和选择性相对较差。因此,通常将电极进行修饰,从而构建H2O2传感器,对H2O2进行检测。根据传感器中是否使用酶,将H2O2的检测方法分为酶法和无酶法。2.1jp-cnt-tio2生物传感器检测把过氧化物酶(如辣根过氧化物酶HRP)制成酶电极,通过HRP对H2O2生物电催化还原进行测定,进而测定过氧化氢的含量。这种方法一般在较低的电位下进行(-0.25~0.00V,vsSCE),避免了其它电活性物质的干扰,提高了生物传感器的灵敏度和选择性。Campanella等人以气体扩散电流传感器作为电化学传感器,并将HRP固定在胶体上,通过测定HRP分解H2O2产生的浓度来间接测定H2O2。Keiko等人用HRP/二茂铁修饰膜覆盖的碳电极用于流动体系中测定H2O2,用100mV生物电极做参比,该方法检测下限200μmol/L,线性范围大约为25μmol/L。时巧翠等人通过将碳纳米管及二氧化钛复合材料(CNT-TiO2)修饰于金电极表面,并借其对HRP的静电吸附和对羧酸基的高反应特性,使HRP固定在CNT-TiO2表面,制成了辣根过氧化物酶生物传感器(HRP-CNT-TiO2)。根据HRP与CNT-TiO2膜之间的静电吸附及二氧化钛与羧基的高反应特性使HRP实现了在修饰电极表面的固定。利用Nafion甲醇溶液的化学稳定性高,耐热性好以及在电活性物质进入膜内的情况下,即使大量支持电解质存在也能稳定的吸附在电极上的特性,有效的防止了酶的流失。该生物传感器用于H2O2检测时,灵敏度高,重现性和稳定性好,有较大的实际应用价值。严楠等人将HRP包埋于DNA碳纳米管复合物中后再修饰到玻碳电极上制得H2O2传感器。DNA和碳纳米管的复合物为酶分子提供了一个生物兼容性很好的微环境,使HRP在电极上的生物活性大大增强。此修饰电极对H2O2的还原表现出了很好的催化能力,同时我们还对其它因素影响进行了研究。实验表明,此传感器能在很短的时间(5s)内对H2O2有很好的响应。其检测限为2.0mol/L,检测范围为10.0μmol/L~10.2mmol/L。DNA和碳纳米管的复合物不仅为酶分子提供了一个生物兼容性很好的微环境,还为电子传输提供了一个有效的路径,使得HRP对过氧化氢的还原有很好的催化能力。通过研究其他因素对构筑此电极的影响,我们可以得出结论:电极在pH为7.0的缓冲液中对H2O2的催化作用最好。该生物传感器显示了快速的响应,较低的检测限和较宽的线性范围,还具有较高的灵敏度、较好的重现性和长期的稳定性。但是酶电极由于酶不稳定,易失活,且易受温度、湿度的影响等,使酶电极的使用受到一定限制。2.2电化学生物传感器为了克服酶本身不稳定,易失活的缺点,使用纳米材料构建的无酶过氧化氢传感器得到广泛的应用。王红娟等人利用多壁碳纳米管修饰玻碳电极构建了H2O2传感器。在该方法中,利用循环伏安阳极最大电流法和计时安培电流法测试表明:碳纳米管能提高电极的有效表面积,并加速电子的传递。循环伏安阳极最大电流和计时安培响应电流均与H2O2的浓度变化成线性关系,两种检测方法的灵敏度和线性相关系数分别为2.8μA/(mmol/L、0.997和1.5μA/(mmol/L)、0.971;检测方法过程简单,结果令人满意。MWNTs能明显地增强电子传递,增大电极的有效面积;以其修饰玻碳电极,不须外加其它催化剂或酶即可用于制作H2O2的检测的生物传感器。康燕等人采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护高分散的普鲁士蓝(PB),制备了一种无机-有机复合纳米粒子(PVP-PB粒子)。将此粒子与MWCNTs混合成膜修饰玻碳电极,获得了一种新的电化学生物传感器。研究了不同物质的量之比的PVP和Fe2+反应后所得粒子修饰电极的电流响应值,结果表明,当nPVP:nFe2+为1∶1时,修饰电极的电流值最强,经透射电镜测定,此时粒子粒径约为100nm。同时考察了PVP-PB和MWCNTs粒子质量浓度的影响。用优化条件下得到的复合膜修饰电极对H2O2进行催化,其线性范围为5×10-7~7.15×10-3mol/L,检出限为8×10-8mol/L。该修饰电极对H2O2的测定显示出良好的稳定性、特异性和重复性。将此电极用于模拟工业污水中H2O2的检测,回收率为96%~103%,RSD为211%~315%,结果满意。通过合成不同尺寸的PVP-PB无机-有机复合纳米粒子修饰玻碳电极用于H2O2的检测,实验表明修饰电极对H2O2的还原具有很好的催化作用,提高了传感器的稳定性和灵敏度,为以H2O2为底物的酶传感器的研究提供了新的手段。将该电极用于模拟样品的检测,获得了理想的效果。彭春桃等人研究用羧基化多壁碳纳米管修饰电极伏安法测定H2O2的浓度。采用涂布法制成羧基化多壁碳纳米管修饰电极;在pH=7.0KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液中,采用该修饰电极伏安法测定H2O2。结果表明该修饰电极对H2O2有着显著的电催化作用,与裸玻碳电极相比,其灵敏度大大提高,在1.2×10-6mol/L~1.0×10-3mol/L浓度范围内,H2O2的氧化峰电流与其浓度呈良好的线性关系,检测限为3.1×10-7mol/L,将该修饰电极用于医用H2O2的测定,相对平均偏差为1.2%,平均回收率为97.6%,结果满意。该修饰电极响应快,灵敏度高,稳定性好,寿命长,适合于具有电活性生物分子的测定。LianWenping等人采用电化学氧化还原的方法处理银电极,得到了粗糙的银电极,用该电极对H2O2的还原具有较好的电化学活性,在低电位下能够产生快速的电流响应,对于H2O2的检测具有较宽的线性范围。3测试方法的选择与应用目前,国内外对于