以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法及亚砷酸根检测应用技术

本发明专利技术公开了一种以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法及亚砷酸根检测应用，属于电致化学发光传感技术领域。将共价有机框架Tp‑Bpy COF和壳聚糖的混合溶液涂覆于玻碳电极表面，通过酰胺反应将(AC)

【技术实现步骤摘要】
以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法及亚砷酸根检测应用
本专利技术涉及一种以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法及亚砷酸根检测应用，属于电致化学发光传感

技术介绍
砷元素在自然界分布广泛，其中无机砷是一类致癌剧毒物质，可导致肺癌和皮肤癌。砷中毒主要来源于被污染的饮用水，因此开发复杂环境水样中砷的检测方法具有重要意义。近年来，亚砷酸根As(III)的检测手段多种多样，包括电感耦合等离子质谱法、荧光法、拉曼散射法、电化学法、比色法以及电致化学发光法(ECL)等，其中，ECL具有高灵敏度、宽的线性范围、低的背景信号和成本低等特点，在分析检测应用上具有突出优势。双波长比率ECL利用ECL发射体具有可区分的发射波长可进一步降低背景信号，并提高检测的选择性和灵敏度。然而，ECL传感方法检测砷的研究很少。所以，发展双波长比率ECL传感器的As(III)检测方法对环境水样中As(III)的污染检测具有重要意义。三联吡啶钌(Ru(bpy)32+)和三联苯基吡啶铱(Ir(ppy)3)是常用的ECL发光试剂，它们常用的共反应剂主要有三丙胺、三乙胺、三乙醇胺等，但这些胺类共反应剂易挥发、毒性大、对人体健康有危害。Ru(bpy)32+作为阴极电致化学发光发光试剂时，还原生成的Ru(bpy)3+在水溶液中不稳定，且Ru(bpy)32+/+的还原电势与析氢反应的电势相当，使得Ru(bpy)32+的阴极ECL研究受到限制，因此，研究Ru(bpy)32+的新型共反应剂用于阴极ECL应用具有重要意义。Xing等发展了以氮化硼量子点为Ru(bpy)32+阳极共反应剂的ECL法用于检测多巴胺(Xing,H.；Zhai,Q.；Zhang,X.；Li,J.；WangE.Boronnitridequantumdotsasefficientcoreactantforenhancedelectrochemiluminescenceofruthenium(II)tris(2,2’-bipyridyl),Anal.Chem.,2018,90,2141-2147)。Raju等研究了以谷胱甘肽为Ru(bpy)32+阴极共反应剂的ECL法检测谷胱甘肽(Raju,C.V.；Kumar,S.S.Highlysensitivenovelcathodicelectrochemiluminescenceoftris(2,2’-bipyridine)ruthenium(II)usingglutathioneasaco-reactant,Chem.Commun.,2017,53,6593-6596)。目前，尚未见Ir(ppy)3的阴极ECL共反应剂的研究报道。共价有机骨架(COF)是一类结晶聚合材料，在储能金属离子的分离和回收、催化、气体吸附等方面具有优异的应用前景。与金属有机骨架(MOF)以及其他聚合材料相比，COF材料具有显着的优势，例如规则的孔结构、灵活的拓扑连接性、出色的可调节功能性等。最近，COF的荧光性能已用于检测小分子和离子。然而，尚未见COF作为ECL共反应剂的研究报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法及亚砷酸根检测应用，它具有检测灵敏度高、检测限低、选择性好的优点。本专利技术通过如下技术方案实现：以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法，其特征在于，先将三醛基间苯三酚与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶通过席夫碱反应合成含吡啶的共价有机框架(Tp-BpyCOF)，将Tp-BpyCOF和壳聚糖的混合溶液涂覆于玻碳电极表面，通过酰胺反应将(AC)29单链DNA组装到电极表面，再通过DNA互补杂交将(GT)29单链DNA连接到电极上制得(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极，以(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极为工作电极，将工作电极、参比电极和对电极一起置于Ir(ppy)3的乙腈溶液中，构成以Tp-BpyCOF为Ir(ppy)3的阴极电化学发光共反应剂的Tp-BpyCOF-Ir(ppy)3体系，采用MPI-B型电化学发光测试系统测试Tp-BpyCOF修饰玻碳电极在-2.5～+0.2V电位范围内的ECL信号；(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰电极在Ir(bpy)3的乙腈溶液中有强的阴极电化学发光信号；当将(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰电极置于Ru(bpy)32+的磷酸盐缓冲溶液反应后，Ru(bpy)32+通过静电作用嵌入到(GT)29/(AC)29双链中，构成以Tp-BpyCOF为Ru(bpy)32+的阴极电化学发光共反应剂的Tp-BpyCOF-Ru(bpy)32+体系，产生强的Ru(bpy)32+的阴极电化学发光信号；此外，Ir(ppy)3的电化学发光发射光谱与Ru(bpy)32+的紫外吸收光谱重叠，Ir(ppy)3为能量供体，Ru(bpy)32+为能量受体，Ru(bpy)32+与Ir(ppy)3之间发生电化学发光共振能量转移，使得Ru(bpy)32+的电化学发光信号增强而Ir(bpy)3的电化学发光信号减弱。(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极的制备，步骤如下：S1、制备Tp-BpyCOF：先将三醛基间苯三酚与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶加入玻璃管中，再加入1,4-二恶烷、1.0mL均三甲苯和6M乙酸溶液，混合溶液在液氮浴中快速冷冻，同时将玻璃管内抽真空并进行火焰密封，将密封好的玻璃管放置在120℃的烘箱中反应3天，将产物用无水四氢呋喃洗涤，将得到的棕红色产物在100℃下干燥24h，制成含吡啶的共价有机框架Tp-BpyCOF；S2、玻碳电极预处理：将玻碳电极依次用1.0、0.3和0.05μm的氧化铝悬浊液打磨，再依次在0.1M的硝酸、无水乙醇和超纯水中超声清洗1分钟，用氮气吹干电极表面；S3、(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极的制备：将步骤S1制备的Tp-BpyCOF和壳聚糖的混合溶液滴涂在经步骤S2处理干净的玻碳电极表面，在室温下晾干后，通过酰胺反应将羧基修饰的(AC)29单链DNA修饰到玻碳电极表面，再通过DNA互补杂交反应将(GT)29单链DNA连接到电极上，制得(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极。作为优选，三醛基间苯三酚与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶的物质的量分别为0.3mmol和0.2mmol，二者的物质的量的比值为3:2；磷酸盐缓冲溶液的浓度为20mM，pH为7.4；滴涂在玻碳电极表面的Tp-BpyCOF的浓度为0.5mgmL-1，壳聚糖的质量百分浓度为0.002％；Ir(ppy)3的浓度为5μM；(AC)29和(GT)29的浓度为100nM；(AC)29单链修饰到电极表面的反应条件为室温下反应12h，(GT)29与(AC)29在37℃条件下反应30min杂交形成双链；Ru(bpy)32+的浓度为50mM，电极与Ru(bpy)32+溶液的反应时间为30min；Ir(ppy)3的电化学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法，其特征在于：/n三醛基间苯三酚与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶通过席夫碱反应合成含吡啶的共价有机框架；/n将含吡啶的共价有机框架和壳聚糖的混合溶液涂覆于玻碳电极表面，通过酰胺反应将(AC)

【技术特征摘要】
1.以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法，其特征在于：
三醛基间苯三酚与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶通过席夫碱反应合成含吡啶的共价有机框架；
将含吡啶的共价有机框架和壳聚糖的混合溶液涂覆于玻碳电极表面，通过酰胺反应将(AC)29单链DNA组装到电极表面，再通过DNA互补杂交将(GT)29单链DNA连接到电极上制得(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极；
以(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极为工作电极，将工作电极、参比电极和对电极一起置于Ir(ppy)3的乙腈溶液中，构成以Tp-BpyCOF为Ir(ppy)3的阴极电化学发光共反应剂的Tp-BpyCOF-Ir(ppy)3体系，采用MPI-B型电化学发光测试系统测试Tp-BpyCOF修饰玻碳电极在-2.5～+0.2V电位范围内的ECL信号；
(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰电极在Ir(bpy)3的乙腈溶液中有强的阴极电化学发光信号,当将(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰电极置于Ru(bpy)32+的磷酸盐缓冲溶液反应后，Ru(bpy)32+通过静电作用嵌入到(GT)29/(AC)29双链中，构成以Tp-BpyCOF为Ru(bpy)32+的阴极电化学发光共反应剂的Tp-BpyCOF-Ru(bpy)32+体系，产生强的Ru(bpy)32+的阴极电化学发光信号；
此外，Ir(ppy)3的电化学发光发射光谱与Ru(bpy)32+的紫外吸收光谱重叠，Ir(ppy)3为能量供体，Ru(bpy)32+为能量受体，Ru(bpy)32+与Ir(ppy)3之间发生电化学发光共振能量转移，使得Ru(bpy)32+的电化学发光信号增强而Ir(bpy)3的电化学发光信号减弱。


2.如权利要求1所述以共价有机框架为共反应剂的电化学发光方法，其特征在于:
(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极的制备，步骤如下：
S1、制备Tp-BpyCOF：先将三醛基间苯三酚与5,5’-二氨基-2,2’-联吡啶加入玻璃管中，再加入1,4-二恶烷、1.0mL均三甲苯和6M乙酸溶液，混合溶液在液氮浴中快速冷冻，同时将玻璃管内抽真空并进行火焰密封，将密封好的玻璃管放置在120℃的烘箱中反应3天，将产物用无水四氢呋喃洗涤，将得到的棕红色产物在100℃下干燥24h，制成含吡啶的共价有机框架Tp-BpyCOF；
S2、玻碳电极预处理：将玻碳电极依次用1.0、0.3和0.05μm的氧化铝悬浊液打磨，再依次在0.1M的硝酸、无水乙醇和超纯水中超声清洗1分钟，用氮气吹干电极表面；
S3、(GT)29/(AC)29/Tp-BpyCOF修饰玻碳电极的制备：将步骤S1制备的Tp-BpyCOF和壳聚糖的混合溶液滴涂在经步骤S2处理干净的玻碳电极表面，在室温下晾干后，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁汝萍，曹姝萍，邱建丁，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36