硒化锌量子点‑黄原胶纳米复合材料、检测Cd制造技术

本发明专利技术公开了一种硒化锌量子点‑黄原胶纳米复合材料、检测Cd

ZnSe quantum dots xanthan nanocomposites, detection of Cd

The invention discloses a ZnSe quantum dots xanthan nanocomposites, detection of Cd

【技术实现步骤摘要】
硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料、检测Cd2+和/或Cu2+的电极及检测方法
本专利技术属于电化学分析检测
，涉及硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料、检测Cd2+和/或Cu2+的电极及检测方法。
技术介绍
随着工业的高速发展，大量工业化生产产生的重金属污染对人类社会、生存环境带来了不可忽视的危害和负面影响。其中镉、铜等离子对环境污染以及人类健康的危害尤为严重。这些金属离子很容易富集在生物组织及器官中，对人体及器官造成永久性伤害。因此，如何快速准确且定性定量的检测出环境中含有的各种重金属离子成为目前亟待解决的一个主要问题。目前，比较成熟的传统的检测金属离子的方法主要有气相色谱法、原子吸收光谱法、高效液相色谱法及电感耦合等离子体原子发射光谱分析法。这些方法虽然具有分离效率高、选择性好、应用范围广等优点，但是具有耗时耗力、操作繁琐及日常维护成本高等不可克服的缺点。因此实现，快速、准确、现场检测痕量镉离子和铜离子对生态环境以及人类健康意义重大。实现高灵敏度、低检测限检测的关键在于工作电极的修饰材料。电极修饰材料应具有电子传输快、电化学活性面积大、良好稳定性等特点。目前广泛应用的电极修饰材料由纳米金属及金属氧化物、石墨烯等纳米材料，上述修饰材料或存在分散性差、修饰后易聚集或导电性不高等问题。因此，有必要研发新型的电极修饰材料，以提高电化学检测重金属离子的灵敏度和稳定性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料、检测Cd2+和/或Cu2+的电极及检测Cd2+和/或Cu2+的方法。将硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰于玻碳电极后，结合多壁碳纳米管能够高效的实现同时或分别检测Cd2+和Cu2+离子。为了达到以上目的，本专利技术的技术方案是：一种硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰电极的制备及应用于痕量重金属离子的电化学检测方法，包括以下步骤：a、制备硒化锌量子点(ZnSeQDs)：将NaBH4与Se粉溶于蒸馏水中，完全溶解后得到NaHSe溶液；取Zn(Ac)2溶液加入还原型谷胱甘肽(GSH)得到Zn的前驱体溶液；将Zn的前驱体溶液与NaHSe溶液混合，油浴80-100℃回流1-2小时，得到无色透明溶液，即为制备好的硒化锌量子点溶液。b、制备硒化锌量子点-黄原胶(ZnSe-XG)纳米复合材料：配制浓度为0.2-0.6mg/mL的黄原胶溶液，将一定体积黄原胶溶液加入量子点溶液后，超声分散，得到硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料溶液。c、制备硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰电极：首先，将多壁碳纳米管(MWCNT)溶于N,N二甲基甲酰胺中，超声分散配成浓度为0.5-4mg/mL的悬浮液，并取10μL悬浮液滴涂于玻碳(GC)电极表面，烘箱中干燥30min，得到MWCNT/GC电极；然后，取20μL步骤b中硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料溶液滴涂于MWCNT/GC电极表面，室温下干燥12小时。d、电化学法对Cd2+和Cu2+进行同时和分别检测：本实验采用线性扫描伏安法测定水中Cd2+和Cu2+。实验采用三电极体系，其中工作电极为硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰的MWCNT/GC电极，银/氯化银和铂丝作为参比电极和对电极。将硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰的MWCNT/GC电极置于含有金属离子的待检测溶液中，搅拌富集一段时间，之后将此电极去离子水冲洗后置于pH为6的PBS缓冲溶液中，使用线性扫描伏安法对Cd2+或Cu2+的溶出峰电流进行记录。在上述方案的基础上，步骤a中Zn的前驱体溶液：谷胱甘肽：NaHSe的摩尔比为1:1-1.4:0.3-0.5。在上述方案的基础上，步骤b中黄原胶的浓度为0.01-0.115mg/mL，量子点的浓度为0.411-0.576mg/mL。本专利技术所述一种硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰电极的制备及应用于痕量重金属离子的电化学检测方法，步骤d中PBS缓冲溶液的浓度为0.025-0.2mol/L，体积为10mL；在工作电极上加载正向扫描电压，扫描范围是-1.0V到0-0.5V，扫描速度是25-300mV/s，修饰电极在Cd2+和/或Cu2+离子pH为8的PBS缓冲溶液中的富集时间为1-15min；使用线性扫描伏安法进行检测的静止时间为0-5min。本专利技术的有益效果是：电化学方法是实现在线、快速检测痕量重金属离子的一类有效手段。其中，线性扫描伏安法以其操作简单、高灵敏度等特性而被广泛应用。实现高灵敏度、低检测限检测的关键在于工作电极的修饰材料。硒化锌量子点作为一种新型的半导体材料，具有优异的发光性能、耐光漂白性、良好的生物相容性、无毒(低毒)，多应用于光伏器件、细胞成像等领域。作为电极修饰材料，由于具有较大的比表面积，修饰后的电极有效表面积显著增加，在测定时可有效的提高检测灵敏度。同时修饰电极上的量子点也可以起到提高待测物与电极之间的电子传递速率，在一定程度上提高该电化学传感器的电极响应速率。因此，在电化学领域中量子点作为一种良好的电催化材料用于修饰电极的应用取得了长足的进步。同时，水相硒化锌量子点具有良好的水溶性，作为电极修饰材料通常需要稳定剂将其固定在电极表面。目前，广泛使用的电极修饰剂或稳定剂材料如壳聚糖、nafion等都对金属离子都有一定的电化学响应，在电化学检测过程中对电化学信号产生干扰，因此不能作为电极修饰材料的稳定剂。黄原胶是一种重要的天然生物多糖大分子，可以溶于冷水和热水中，具有高粘度,高耐酸、碱、盐特性、高耐热稳定性、悬浮性和触变性等,常被用作增稠剂、乳化剂、悬浮剂和稳定剂等。黄原胶的独特性质在于每隔一个单元上存在的由甘露糖醋酸盐、终端甘露糖单元以及两者之间的一个葡萄糖醛酸盐组成的三糖侧链。侧链上的葡萄糖醛酸和丙酮酸群赋予了黄原胶负电荷，且其负电荷密度随溶液pH值的增加而增加。作为一种天然安全的食品用添加剂，广泛应用于食品工业和日用化妆品行业，到目前为止，黄原胶作为电极稳定材料或修饰材料还没有相关的报道。由于黄原胶分子链含有大量-OH基团和少量-COOH基团，它可以通过界面介导的疏水相互作用与量子点和碳纳米管结合。分子重排和胶凝化作用形成的ZnSe-XG纳米复合物有利于实现在较低浓度下对金属离子的稳定吸附和检测。因此，将硒化锌量子点与黄原胶结合修饰于玻碳电极表面，避免了常用稳定剂(壳聚糖或nafion等)对电化学检测产生的干扰，且增加硒化锌量子点在电极表面的稳定性，从而提高修饰电极检测金属离子的稳定性，检出能力和循环使用性能。硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰电极的制备方法简便易行，制备过程环保无污染，这种复合材料修饰的电极对金属离子的检出效率高，时间短，操作简便，修饰电极的稳定性、可重复性及循环使用性得到大幅提升，开辟了量子点在电化学重金属离子检测领域的新应用。附图说明附图1硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰电极的SEM照片；附图2在同一镉浓度下，不同材料修饰电极检测镉离子的线性扫描伏安图；附图3(a)ZnSe/GC，(b)ZnSe/MWCNT/GC和(c)ZnSe-XG/MWCNT/GC电极在Cd(II)存在下测试不同次数后的线性扫描伏安图，其扫描速率为50mV/s；附图4硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硒化锌量子点‑黄原胶纳米复合材料，其特征在于，由黄原胶溶液与硒化锌量子点(ZnSe QDs)在超声分散的作用下得到。

【技术特征摘要】
1.一种硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料，其特征在于，由黄原胶溶液与硒化锌量子点(ZnSeQDs)在超声分散的作用下得到。2.根据权利要求1所述的硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料，其特征在于，所述硒化锌量子点(ZnSeQDs)由以下方法制得：将NaBH4与Se粉溶于蒸馏水中，完全溶解后得到NaHSe溶液；取Zn(Ac)2溶液加入还原型谷胱甘肽(GSH)得到Zn的前驱体溶液；将Zn的前驱体溶液与NaHSe溶液混合，油浴80-100℃回流1-2小时，得到无色透明溶液，即为制备好的硒化锌量子点溶液。3.一种权利要求1或2所述的硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料的用途，其特征在于，所述复合材料用于制备硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰玻碳电极。4.一种硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰的玻碳电极，其特征在于，先在玻碳电极(GC)表面滴涂上多壁碳纳米管(MWCNT)的N,N二甲基甲酰胺溶液，烘干后再滴涂上硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料溶液，室温下干燥。5.根据权利要求4所述的硒化锌量子点-黄原胶纳米复合材料修饰的玻碳电极，其特征在于，所述硒化锌量子点-...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁永玲，孙华东，
申请(专利权)人：丁永玲，
类型：发明
国别省市：山东,37