一種基于共價(jià)鍵結(jié)合固定離子型銥配合物的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于共價(jià)鍵結(jié)合固定離子型銥配合物的方法，屬于電致化學(xué)發(fā)光檢測(cè)領(lǐng)域。首先采用有機(jī)合成的方法制備帶有羧基的離子型銥配合物六氟磷酸二(6-甲基-2,4-(4′-甲氧基)-二苯基喹啉)(4，4′-二羧基-2,2′-聯(lián)吡啶)合銥((dpq-OCH3)2Ir(dcbpy)+PF6-)，分別加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺(EDC)和N-羥基丁二酰亞胺(NHS)活化羧基，然后加入巰基乙胺與之?dāng)嚢璺磻?yīng)。其次采用電沉積法在玻碳電極表面制備納米金，將制備好的電極插入到以上的溶液體系，二者進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成Au-S共價(jià)鍵，將離子型銥配合物負(fù)載到電極上。使用此法制備的電致化學(xué)發(fā)光固相電極對(duì)共反應(yīng)物二丁基乙醇胺(DBAE)有很好的響應(yīng)。
【專利說(shuō)明】一種基于共價(jià)鍵結(jié)合固定離子型銥配合物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明基于共價(jià)鍵的作用力使離子型銥配合物固載到電極上制得固相電致化學(xué)發(fā)光電極，屬于電致化學(xué)發(fā)光檢測(cè)領(lǐng)域。該類傳感器對(duì)無(wú)機(jī)銨鹽和有機(jī)胺類物質(zhì)都有很好的響應(yīng)，在檢測(cè)爆炸物以及毒品中氨或胺類物質(zhì)中有廣泛的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]電致化學(xué)發(fā)光(Electrochemiluminescence or ECL)是反應(yīng)物在電極表面經(jīng)過(guò)高能的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)產(chǎn)生激發(fā)態(tài)物質(zhì)從而發(fā)光。電致化學(xué)發(fā)光是化學(xué)發(fā)光和電化學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，因此，電致化學(xué)發(fā)光發(fā)揚(yáng)了電化學(xué)的優(yōu)勢(shì)，并利用發(fā)光來(lái)彌補(bǔ)電化學(xué)的缺陷，具有裝置簡(jiǎn)單、重現(xiàn)性好、可進(jìn)行原位(in situ)檢測(cè)以及高靈敏度和高選擇性等特點(diǎn)。自上世紀(jì)60年代，經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，電致化學(xué)發(fā)光憑借上述優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了廣泛應(yīng)用于免疫分析、水質(zhì)測(cè)試、食品分析等領(lǐng)域的強(qiáng)有力的分析手段，成功用于毒品、氨基酸、蛋白質(zhì)、葡萄糖、DNA的檢測(cè)。
[0003]目前，在研究的各種發(fā)光試劑中，以金屬配合物Ru(bpy)32+的研究和應(yīng)用最為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)包括:水溶性好、可溶于有機(jī)溶劑、發(fā)光效率高、可進(jìn)行可逆單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)、可重復(fù)激發(fā)、檢測(cè)靈敏度高、線性范圍寬、容易修飾到電極表面等優(yōu)點(diǎn)[1]?；诼?lián)吡啶釕在電極表面的反應(yīng)是可逆的[2]，為此人們提出利用電極修飾方法，將Ru(bpy)32+固定在電極上，減少試劑的消耗，制成可重復(fù)使用的電致化學(xué)發(fā)光傳感器。如Bard等人報(bào)道了用Langmuir-Blodgett技術(shù)固定在固體電極表面單分子層聯(lián)卩比唳釕衍生物的ECL[卜4],但用Langmuir-Blodgett技術(shù)形成的單分子層僅僅是物理吸附于電極表面,被固定的ECL膜有時(shí)候會(huì)很不穩(wěn)定，很容易被有機(jī)溶劑所破壞，使得利用Langmuir-Blodgett固定技術(shù)所獲得的固相膜的使用壽命受到一定的限制。G.M.Greenway還報(bào)道了基于酰胺共價(jià)鍵的形成，將Ru (bpy) 2 (dcbpy)2+固定在電極上,但是制備的這種傳感器,對(duì)被測(cè)物的響應(yīng),靈敏度不高，因此在檢測(cè)物質(zhì)上有一定的局限性[5]。因此需要尋找新的發(fā)光試劑以及固定化方法來(lái)發(fā)展更穩(wěn)定而靈敏的電致化學(xué)發(fā)光傳感器。
[0004]銥配合物自從2001年開(kāi)始用于電致化學(xué)發(fā)光研究以來(lái)，因?yàn)槠渚哂械膬?yōu)異光電性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于OLED的研究中，某些還被嘗試用于取代Ru (bpy) 32+用于含氨基目標(biāo)分子的分析檢測(cè)中，表現(xiàn)出比Ru (bpy) 32+體系更高的靈敏度[6?7]?？偨Y(jié)這十幾年來(lái)用作ECL發(fā)光試劑的銥配合物，主要分為以下兩種:中性銥配合物和離子型銥配合物。如陳國(guó)南提出用酸化的cnt / naf ion復(fù)合膜固定銥配合物-((pq)2Ir (acac)),制備電致化學(xué)發(fā)光傳感器。由于其金屬銥配合物裸露在電極表面容易被污染，因此重現(xiàn)性差和使用壽命短M。離子型銥配合物表現(xiàn)出很強(qiáng)的電致化學(xué)發(fā)光信號(hào)，近來(lái)引起研究者的注意。如Li小組合成了新型離子型銥配合物[(ppy) 2Ir (dcbpy) ] +PF6_，將其制成了超靈敏ECL生物傳感器，應(yīng)用于DNA分子的檢測(cè)，靈敏度比Ru (bpy) 32+提高了 200多倍[9]。
[0005]本發(fā)明采用一種新合成的離子型銥配合物(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)+PF6_作為發(fā)光物質(zhì)，這一系列離子型銥配合物均不溶于水，可以和一些共反應(yīng)物作用，產(chǎn)生較強(qiáng)的發(fā)光。通過(guò)共價(jià)鍵的作用カ將離子型銥配合物負(fù)載到電極上，制得電致化學(xué)發(fā)光電扱。由于共價(jià)鍵作用力強(qiáng)，比較穩(wěn)定，因而本發(fā)明可以很好地解決已有技術(shù)中發(fā)光物質(zhì)脫落，重現(xiàn)性差，使用壽命有限等關(guān)鍵問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明中利用循環(huán)伏安法電沉積，固定納米金到玻碳電極上，制得用于負(fù)載離子型銥配合物的電極。然后將此電極浸在制得含有離子型銥配合物的溶液體系，由于巰基鍵與納米金有較強(qiáng)的共價(jià)結(jié)合力，因此離子型銥配合物可以穩(wěn)定地固定在電極上，即得電致化學(xué)發(fā)光傳感器。
[0007]N-ニ丁基こ醇胺(2-(Dibutylamino) ethanol, DBAE)是ー種發(fā)光試劑,廣泛用于各種金屬配合物的性能研究。在一些經(jīng)典的電致發(fā)光實(shí)驗(yàn)中，TPA常被用作發(fā)光物質(zhì)。相比于TPA，DBAE具有更高的發(fā)光效率，且毒性、腐蝕性很小，有望取代TPA成為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)共反應(yīng)物_。本發(fā)明中制得的傳感器對(duì)DBAE有很好的響應(yīng)，為測(cè)定相似或者其他類型有機(jī)胺的電致化學(xué)發(fā)光提供了參考模型，有望在多種領(lǐng)域得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明g在提供ー種固定離子型銥配合物的穩(wěn)定方法，用新合成的離子型銥配合物與巰基こ胺反應(yīng)制得連有巰基鍵的銥配合物，再與固定有納米金的玻碳電極反應(yīng)，制得ー種固相電致化學(xué)發(fā)光電扱。該固相電極的特點(diǎn)是具有良好的穩(wěn)定性、靈敏度高、重現(xiàn)性好、使用壽命較長(zhǎng)而且消耗的發(fā)光試劑量少。為了得到具有以上優(yōu)異性能的負(fù)載有離子型銥配合物的固相電極，本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案如下:
[0009]本發(fā)明中固定銥配合物的制備方法采用了共價(jià)鍵鍵合作用法，影響固載離子型銥配合物固相電極的效果有以下因素:1.電沉積到玻碳電極上納米金的量；2.溶液體系中巰基こ胺和離子型銥配合物的比例。通過(guò)優(yōu)化以上條件，可以制備效果比較好的固相電致化學(xué)發(fā)光電極。
[0010]本發(fā)明首先取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC1-10%，NHS1-5%。待溶解后加入離子型銥配合物，如:(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy) +PF6_ (結(jié)構(gòu)式見(jiàn)附圖1)(用量為0.1-2% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2 Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.001-0.2%的巰基こ胺，攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取一根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后采用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有l(wèi)-3mol / L.Na2SO4和0.5-5mmol / L HAuCl4的溶液中，采用循環(huán)伏安法制備負(fù)載納米金顆粒的玻碳電極(見(jiàn)附圖2)。掃描電位范圍為-0.2?1.0V，掃速范圍為10?150mV /S。最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應(yīng)，形成Au-S共價(jià)鍵，即得負(fù)載有離子型銥配合物的電致化學(xué)發(fā)光電極(制備流程見(jiàn)附圖3)。
[0011]本發(fā)明的電致化學(xué)發(fā)光電極，由于是利用Au-S共價(jià)鍵鍵合作用將離子型銥配合物固定到電極上，因此能夠穩(wěn)定存在，具有很好的重現(xiàn)性，而且對(duì)共反應(yīng)物DBAE有很好的響應(yīng)(見(jiàn)附圖6)，有望得到廣泛的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0012]圖1離子型銥配合物(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)+PFf結(jié)構(gòu)式。
[0013]圖2電沉積制備納米金的循環(huán)伏安圖。
[0014]圖3制備負(fù)載離子型銥配合物電致化學(xué)發(fā)光電極的流程圖。
[0015]圖4電極表面超景深三維顯微鏡圖片:a.裸玻碳電極表面(深灰色)；b.電沉積鍍納米金后電極表面(金黃色)；c.負(fù)載有離子型銥配合物后電極表面。
[0016]圖5電致化學(xué)發(fā)光電極在測(cè)定體系中pH值與電致化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系。
[0017]圖6固載離子型銥配合物的電致化學(xué)發(fā)光電極對(duì)共反應(yīng)物DBAE的響應(yīng)，其中a?f 分別代表 DBAE 的濃度為:0mol / L, 1.0 X l(T8mol / L, 1.0 X l(T7mol / L, 1.0 X 10_6mol /L，1.0Xl(T5mol / L，1.0Xl(T4mol / L
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面通過(guò)實(shí)施例子對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，以下是發(fā)明人給出的具體實(shí)施例子，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0019]實(shí)例1.傳感器的制備:取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC5%，NHS2%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為2% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.02%的巰基こ胺，攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取ー根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后采用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有l(wèi)mol / LNa2SO4和3mmoI / L HAuCl4的溶液中，采用循環(huán)伏安法制備負(fù)載納米金顆粒的玻碳電極。掃描電位范圍為-0.2?1.0V，掃速范圍為IOmV / S。最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應(yīng)，形成Au-S共價(jià)鍵，即得負(fù)載有離子型銥配合物的電致化學(xué)發(fā)光電扱。電極制備過(guò)程表面均用超景深三維顯微鏡表征，見(jiàn)附圖4電極表面超景深三維顯微鏡圖片。
[0020]實(shí)例2.傳感器的制備:取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC5%，NHS2%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為0.1% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.05%的巰基こ胺，攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取ー根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后采用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有l(wèi)mol / L Na2SOjP lmmol / L HAuCl4的溶液中，采用循環(huán)伏安法制備負(fù)載納米金顆粒的玻碳電極。掃描電位范圍為-0.2?1.0V，掃速范圍為50mV / S。最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應(yīng)，形成Au-S共價(jià)鍵，即得負(fù)載有離子型銥配合物的電致化學(xué)發(fā)光電扱。實(shí)驗(yàn)中測(cè)得了電致化學(xué)發(fā)光電極在測(cè)定體系中PH值與電致化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的關(guān)系(見(jiàn)附圖5)。
[0021]實(shí)例3.傳感器的制備:取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC10%，NHS5%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為1% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.05%的巰基こ胺，攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取ー根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后釆用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有2mol / L Na2SO4和lmmol / L HAuCl4的溶液中，釆用循環(huán)伏安法制備負(fù)載納米金顆粒的玻碳電極。掃描電位范圍為-0.2~1.0V，掃速范圍為150mV / S0最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應(yīng)，形成Au-S共價(jià)鍵，即得負(fù)載有離子型銥配合物的電致化學(xué)發(fā)光電極。制得的電極對(duì)DBAE的響應(yīng)見(jiàn)附圖6。 [0022]參考文獻(xiàn)
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【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明為基于分子間形成Au-S共價(jià)鍵將離子型銥配合物負(fù)載到電極上進(jìn)而制備電致化學(xué)發(fā)光電極的一種方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，本發(fā)明所述的離子型銥配合物是指六氟磷酸二(6-甲基-2，4-(4'-甲氧基)_ 二苯基喹啉)(4，4' - 二羧基-2，2'-聯(lián)吡啶)合銥、六氟磷酸二苯基喹啉(4，4' - 二羧基-2，2'-聯(lián)吡啶)合銥、六氟磷酸二(6-甲基-2，4-(4/ -硝基)-二苯基喹啉)(4，4' - 二羧基-2，2'-聯(lián)吡啶)合銥、六氟磷酸二 (6-甲基_2，4-二苯基喹啉)(4，4' - 二羧基-2，2'-聯(lián)吡啶)合銥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，固定化銥配合物電極所使用的溶液體系制備方法具有以下特征:取一定量的EDC和NHS溶解于乙腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC1-10%，NHS1_5%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為0.1_2%)，攪拌均勻，制得(dpq-OCH3)2Ir(dcbpy)-NHS酯中間體；然后在該溶液中加入0.001-0.2%的巰基乙胺，攪拌進(jìn)行充分反應(yīng)得到了帶有巰基的銥配合物溶液；然后將制備好的固定了納米金顆粒的玻碳電極插入到以上制備的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應(yīng)，形成Au-S共價(jià)鍵，即得負(fù)載有離子型銥配合物的電致化學(xué) 發(fā)光電極。
【文檔編號(hào)】G01N21/76GK103558210SQ201310517427
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】宋啟軍, 李彤彤, 韓超峰, 孫自淑 申請(qǐng)人:江南大學(xué)