壳聚糖和离子液体有机基质中无机钼酸盐阴离子杂化膜修饰玻碳电极用于中性pH下磷酸盐的安培传感
2020-07-29 01:13:14   来源:

  天然水和废水中磷的分析范围为0.2~10 mg/L,土壤中磷的浓度范围为0.2~50 mg/kg。河水中磷酸盐的最大允许浓度为0.32 μM,废水中磷酸盐范围为0.0143至0.143 mM。唾液中磷酸盐离子的浓度是一个变量,范围从5到14 mM。成人血清中的PO43-浓度在在0.81-1.45 mM范围内。目前磷酸盐检测方法,包括磷酸盐离子选择电极、安培法、色谱法、荧光法、比色法、光谱法和酶生物传感器。其中大多数磷测定方法都是基于磷酸盐与酸化钼酸盐试剂反应生成磷钼酸盐杂多酸。然后将其还原为含有钼(VI)和钼(V)混合氧化态的深蓝色化合物。抗坏血酸和氯化锡用作分光光度法检测的还原剂。分光光度法通常涉及到有机溶剂使用,如酒石酸、草酸、甘露醇、丙酮或丁酮。此外,分光光度法容易受到砷酸盐、硅酸盐和其他阴离子的干扰。最近,大量的工作也致力于设计新的传感器,利用各种受体结合磷酸二氢钾离子,在生物pH值下识别水中的磷酸盐离子。然而,除了基于酶的磷酸盐传感外,尚未报道可用于中性pH下磷酸盐的电化学检测。

此文报道了一种基于表面修饰玻碳电极(GC)的磷酸盐安培分析方法。在第一种电极结构中,表面被加入壳聚糖基质的七水合钼酸铵修饰。表面修饰电极的第二种电极结构是通过在壳聚糖膜的顶部引入溶解在离子液体中的钼酸盐的附加层1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐而形成的。然后用PSS+PEDOT(聚苯乙烯磺酸钠+聚(3,4-乙烯二氧噻吩)薄膜涂覆钼酸盐层,如下图1所示。

图1玻碳电极修饰策略的示意图。(A)电极结构1和(B)电极结构2

壳聚糖基质提供了表面钼酸盐与磷酸盐反应所需的酸性条件,从而形成可用于磷酸盐安培测定的电活性磷钼酸盐。在pH 7.2的Tris缓冲液中,在-0.140 V测定磷钼酸铵还原峰电流。使用第一种结构的电极磷酸盐的线性检测范围为19到100 μM。使用第二种结构电极检测下限可以扩大到0.79-32 μM。该方法不受砷酸盐、硝酸盐和氯化物等阴离子的干扰。通过测定商品肥料样品中的磷酸盐浓度,验证了该方法的有效性。该方法具有选择性强、灵敏度高、无酶、无需其他试剂等优点。此外,它在中性pH下工作,因此适用于生物样品中的磷酸盐分析。与ICP-OES分析不同,ICP-OES分析需要高度精密和昂贵的仪器,而所提出的方法只需简单和廉价的仪器,适合于现场测量。

图2 循环伏安图显示了添加不同浓度的磷酸盐的影响(A)电极结构1和(B)电极结构2,扫描速率为50 mV/s;支持电解质:Tris缓冲液,pH 7.2。

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