一种基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器的制备方法及应用 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本发明属于功能性纳米复合材料和电化学传感分析技术领域，具体涉及一种基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器的制备方法及应用。。背景技术：2.亚硝酸盐在外观上、味道上和食用盐相似。食品中适当的加入亚硝酸盐可以起到发色以及提升风味的作用，特别是在腌肉、腊肉、泡菜加工业中应用广泛。但是添加过量会造成重大的安全问题，导致亚硝酸盐中毒，亚硝酸酸盐中毒造成人类机体组织严重缺氧，从而造成人体休克，皮肤发紫，如不能及时就医将导致死亡。同时，婴幼儿对亚硝酸盐极其敏感，摄入会造成婴儿缺氧、紫绀等症状，严重情况下甚至会导致婴幼儿死亡。根据中国国家食品安全标准(gb2760-2014)规定，腌制肉制品中亚硝酸盐的残留量不得超过30mg/kg，成人摄入0.2-0.5g即可引起中毒，3g即可致死。因此，硝酸盐定量检测在食品分析中具有重要的意义。3.目前腌制肉品中的亚硝酸盐的检测技术大多采用基于实验室分析的色谱法，分光光度法，毛细管电泳等，样品前处理过程复杂、耗时长，需要专业技术人员操作，检测费用高。技术实现要素：4.针对上述问题，本发明的目的是提出一种基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器的制备方法及其应用。5.为达上述目的，本发明通过以下技术方案实现：6.一种基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器的制备方法，先制备聚多巴胺纳米球，再将聚多巴胺纳米球与十六烷基三甲基溴化铵复合制备聚多巴胺纳米球复合材料，将聚多巴胺纳米球复合材料分散液在电极上的修饰。其中，聚多巴胺纳米球复合材料中聚多巴胺纳米球为表面带负电荷的纳米球，zata电位为-22mv，直径为200-300nm。具体包括以下步骤：7.步骤一：盐酸多巴胺加入到tris缓冲液，加异丙醇，遮光下磁力搅拌得到聚多巴胺纳米球。其中，盐酸多巴胺在tris缓冲液中的浓度为1mg/ml；异丙醇与tris缓冲液的体积比为4:10。搅拌转速为600r/min，搅拌时间为72小时，所制得的聚多巴胺纳米球zata电位均在-22mv左右，直径为250nm左右。8.步骤二：将聚多巴胺纳米球加入到十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，通过超声的方式，将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵静电吸附到表面带负电荷的聚多巴胺纳米球上，得到聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵的复合材料分散液。9.作为优选：超声的时间为30分钟，聚多巴胺纳米球在溶液中的浓度为1.0mg/ml，十六烷基三甲基溴化铵水溶液浓度为0.25mg/ml。10.步骤三：将聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵的复合材料分散液通过滴涂的方式修饰到玻碳电极表面上。11.作为优选：聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵的复合材料分散液滴涂的用量为0.5～0.7μl/mm2。12.本发明还提供了一种基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器的应用，将基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极，构建三电极工作体系，在电化学检测亚硝酸盐中的应用。所述电化学检测采用浓度-氧化峰电流标准曲线法计算待测样品溶液的亚硝酸盐浓度。具体包括以下步骤：13.(a)：将基于聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器作为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极，构建三电极工作体系；14.(b)：将三电极工作体系浸渍于配制的不同浓度的亚硝酸盐的支持电解液中，进行电化学检测，获得亚硝酸盐电化学氧化信号，绘制浓度-氧化峰电流标准曲线；15.(c)：将三电极工作体系浸渍于实际待测样品溶液中，进行电化学检测，根据绘制的浓度-氧化峰电流标准曲线，计算得到待测样品溶液中亚硝酸盐的浓度。16.作为优选：电化学检测体系中电解液为0.1mol/l ph 4.0磷酸缓冲溶液，电化学检测采用差分脉冲伏安法，电位窗口为0.5v-1.1v，富集电位是0.3v，富集时间是30秒。17.本发明的有益效果：本发明将具有较好稳定性的、信号放大的聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料引入到亚硝酸盐的传感器的构建中，并结合高灵敏度、较低检测成本、使用方便等优点的电化学分析技术，实现了亚硝酸盐的超灵敏检测。本发明制备的亚硝酸盐电化学传感器具有较宽的检测范围、较快的检测速度和较好的重现性。本发明构建的电化学传感器检测亚硝酸盐的检出限为0.08μm，可成功地检测出实际样品中亚硝酸盐的含量，有望应用在食品检测领域。附图说明18.图1为聚多巴胺纳米球的扫描电镜图(a)和透射电镜图(b)；19.图2为不同电极(裸玻碳电极a，聚多巴胺纳米球材料修饰电极b，聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极c)在含0.2mmol/l亚硝酸钠的磷酸缓冲溶液(0.1mol/lph 4.0)中的差分脉冲曲线图；20.图3为聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极在含有不同浓度亚硝酸钠的磷酸缓冲溶液中的差分脉冲伏安曲线图及低浓度区域的放大图；21.图4为亚硝酸钠浓度与氧化峰电流之间的线性关系图。具体实施方式22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。23.在本发明中，实验过程中使用的水均为去离子水，实验所用的试剂均为分析纯，实验均在室温下进行。24.下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。25.实施例126.聚多巴胺纳米球复合材料的亚硝酸盐电化学传感器的制备27.a1聚多巴胺纳米球的制备和表征28.准确称取100mg盐酸多巴胺，加入100ml的tris缓冲液，40ml异丙醇，遮光下磁力搅拌72小时。反应结束后取出，离心分离。用乙醇和去离子水分别洗涤3次后，在60℃条件下干燥6小时，即制得聚多巴胺纳米球材料。29.对制备的聚多巴胺纳米球进行形貌表征，如图1扫描电镜图(a)和透射电镜图(b)所示，聚多巴胺纳米球为直径250nm左右球体。对制备的聚多巴胺纳米球的zeta电位进行测定，聚多巴胺纳米球为-22mv。30.a2聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料的制备31.1.0mg聚多巴胺纳米球加入到1ml浓度为0.25mg/ml十六烷基三甲基溴化铵水溶液中，超声30分钟，得到聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料溶液。32.a3亚硝酸盐电化学传感器的制备33.直径为3mm玻碳电极用0.3μm和0.05μm的al2o3抛光粉进行打磨，将打磨好的电极分别用无水乙醇和超纯水超声洗涤，得到光洁的电极表面，随后在室温下自然干燥备用。34.制备基于聚多巴胺纳米球材料修饰电极的电化学传感器：将步骤a1制备的1.0mg聚多巴胺纳米球加入到1ml水溶液中，超声30分钟，得到聚多巴胺纳米球溶液，移液枪移取4μl聚多巴胺纳米球溶液，滴在电极表面，室温下自然晾干，得到基于聚多巴胺纳米球材料修饰电极的电化学传感器，保存于4℃备用。35.制备基于聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极的电化学传感器：移液枪移取步骤a2制备的4μl聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料溶液，滴在电极表面，室温下自然晾干，得到基于聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极的电化学传感器，保存于4℃备用。36.实施例237.亚硝酸盐浓度检测测试38.b1检测方法39.电化学检测亚硝酸盐体系采用经典三电极工作体系：工作电极、参比电极和对电极，工作电极为步骤a3制备的修饰电极，对电极为铂丝电极，参比电极为饱和甘汞电极，测定液为20ml 0.1mol/l磷酸缓冲溶液(ph 4.0)，采用的方法为电化学差分脉冲伏安法，扫描范围为0.5v～1.1v，脉冲振幅为50mv，脉冲宽度为50ms。40.b2不同电极测试亚硝酸盐的电化学信号41.对步骤a3制备的聚多巴胺纳米球材料修饰电极和聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极，以及裸玻碳电极测试亚硝酸盐的电化学信号进行了研究。图2为不同电极(裸玻碳电极a，聚多巴胺纳米球材料修饰电极b，聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极c)在含0.2mmol/l亚硝酸钠的磷酸缓冲溶液(0.1mol/lph 4.0)中的差分脉冲曲线图。由图2可以看出，曲线a氧化峰电流值为1.83μa，曲线b氧化峰电流值为4.84μa，曲线c的氧化峰电流值为10.12μa。曲线c相比与曲线a和曲线b氧化峰电流值有着大幅度的提高，可能归因于聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极中聚多巴胺纳米球与十六烷基三甲基溴化铵之间的协同作用。聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极能够显著的提高亚硝酸钠检测的灵敏度。42.b3绘制标准浓度工作曲线43.首先将实施例1步骤a3制备的聚多巴胺纳米球/十六烷基三甲基溴化铵复合材料修饰电极浸入到20ml含有不同浓度的亚硝酸盐的磷酸缓冲溶液(0.1mol/l ph 4.0)中，在0.3v的电位下富集30秒，平衡10秒后，采用差分脉冲伏安法对亚硝酸盐进行检测分析，亚硝酸盐在修饰电极上氧化，氧化峰峰电流值随着亚硝酸盐浓度的增加而增加(图3)。之后根据所获得的数据构建关系式，如图4所示，在0.2μmol/l～2000μmol/l范围内，亚硝酸盐的浓度与氧化峰电流之间呈现出两条线性关系。在0.2μmol/l～200μmol/l范围内，亚硝酸盐的浓度与氧化峰电流之间呈现出线性关系，线性方程为ipa(μa)＝0.0511c(μmol/l)+0.0159(r2＝0.997)，在200μmol/l～2000μmol/l范围内，亚硝酸盐的浓度与氧化峰电流之间呈现出线性关系，线性方程为ipa(μa)＝0.0511c(μmol/l)+0.0159(r2＝0.998)。根据3倍信噪比，可以计算得出检测限为0.08μmol/l。由此可以看出，采用本方法所制造的传感器检测亚硝酸盐的稳定性好，检测限低。44.b4实际样品的检测45.实际样品为8种腌制肉样品，将腌制肉样品用绞肉机进行搅碎，精确称量10.0g样品匀浆添加到300ml水中，超声提取30分钟，并每5分钟摇动一次以保持固相完全分散。之后，将样品溶液在75℃的恒温水浴条件下加热15分钟。样品溶液温度降至室温。并将其置于离心机中，离心15分钟，转速为10000r/s。离心完成后，取出样品溶液的上层清液，用水系一次性针头微孔滤膜过滤，使用c18柱纯化，获得样品提取液。将准备好的样品溶液按照一定体积吸出，加入电解池中，采用步骤b1中电化学差分脉冲伏安法对实际样品亚硝酸盐待测溶液进行检测，并对每个样品进行了3次重复测量。得到的响应峰电流根据步骤b3获得的标准曲线即可计算出待测溶液中亚硝酸盐的浓度。结果表明检测的腌制肉品中以nano2计的亚硝酸盐含量均低于国标规定的最大残留量30mg/kg。同时，采用加标回收的方法的准确性进行验证，结果表明，8种实际样品中亚硝酸盐的回收率范围为98.1％至104.0％。说明此方法准确度很好，该方法能用于腌肉样品中亚硝酸盐分析。46.表1实际样品中亚硝酸盐的检测[0047][0048]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。









图片声明：本站部分配图来自人工智能系统AI生成,觅知网授权图片,PxHere摄影无版权图库。本站只作为美观性配图使用,无任何非法侵犯第三方意图,一切解释权归图片著作权方,本站不承担任何责任。如有恶意碰瓷者,必当奉陪到底严惩不贷!




内容声明：本文中引用的各种信息及资料（包括但不限于文字、数据、图表及超链接等）均来源于该信息及资料的相关主体（包括但不限于公司、媒体、协会等机构）的官方网站或公开发表的信息。部分内容参考包括:(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供参考使用,不准确地方联系删除处理！本站为非盈利性质站点,发布内容不收取任何费用也不接任何广告!




免责声明：我们致力于保护作者版权，注重分享，被刊用文章因无法核实真实出处，未能及时与作者取得联系，或有版权异议的，请联系管理员，我们会立即处理，本文部分文字与图片资源来自于网络，部分文章是来自自研大数据AI进行生成,内容摘自(百度百科,百度知道,头条百科,中国民法典,刑法,牛津词典,新华词典,汉语词典,国家院校,科普平台)等数据,内容仅供学习参考,不准确地方联系删除处理!的,若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益，请立即通知我们，情况属实，我们会第一时间予以删除，并同时向您表示歉意,谢谢!