专利名称：反胶束法制备普鲁士蓝纳米粒子用于电化学分析的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米粒子的制备方法及其应用，尤其涉及反胶束法制备普鲁士蓝纳米粒子， 并以此修饰电极用于电化学分析，属于纳米材料的制备领域。
二背景技术：
纳米技术自20世纪80年代出现以来，其基础理论研究和新材料开发等应用研究都得到 了快速的发展，纳米新材料的开发研究工作已被众多国家和地区列入科技发展战略，纳米技 术势必成为未来世界科技创新的主要推动力量之一。纳米材料粒径尺寸的细微变化产生了表 面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。其独特性能包括大的比表面积和表面活性， 好的光吸收性和热导性以及较强的磁性。制备纳米材料的方法有多种，主要分为两类物理 法和化学法。物理法包括粉碎法、气体蒸发法、溅射法、超声法等，化学法包括均相沉淀法、 溶胶-凝胶法、水热法等。
反胶束法是制备纳米粒子的有效方法之一。在表面活性剂的存在下，水在有机溶液中形 成微小液滴，达到纳米尺寸。由于水加入的量不同，形成的微型液滴大小不同，该方法的优 点是可以通过调节水和表面活性剂的比例，制备不同粒径的纳米粒子。
普鲁士蓝在90年代以及其后的生物传感器研究热潮中引起了人们的注意。研究发现普
鲁士蓝的还原形式，也就是普鲁士白，能够催化02与H202的电化学还原，而且普鲁士蓝的
氧化形式能催化&02的氧化。
&02是一种对人体健康有危害性的化学物质。 一方面，由于工业和能源站的废品排放，
产生的H202存在于地下水和雨水中。此外，&02广泛应用于水体、食物、酒类等的消毒， 残留在产品中或者排放到环境中影响人体健康，准确检测H202的残余浓度相当重要。另一方 面，&02是生物酶、氧化酶的副产物。氧化还原酶一直是生物传感器研究的主要内容，以葡
萄糖生物传感器为例葡萄糖氧化酶催化葡萄糖与02生成葡萄糖酸与H202,起初通过检测
02在电极表面的还原电流或H202在电极表面的氧化电流来检测葡萄糖含量，但前者受制于
样本中的氧含量，后者由于检测电位较高常常受到抗坏血酸等物质的干扰。普鲁士蓝能够催 化过氧化氢的还原，从而能够在较低电位下检测，避免可能的干扰。此后，有关普鲁士蓝在 葡萄糖、胆碱、胆固醇、乙醇等生物传感器中的应用日益增多，采用酶标技术，普鲁士蓝也 可以应用到免疫或亲和生物传感器中。所以具有多晶结构的普鲁士蓝具很有好的电催化活性 和选择性。因此，普鲁士蓝有"人造过氧化物酶"之称。
由于普鲁士蓝具有独特的催化活性，对其稳定性的研究不容忽视。普鲁士蓝的稳定性极 大的限制了其实际应用。众所周知，普鲁士蓝在强酸中溶解，强碱中分解。其修饰电极在中 性溶液中，循环伏安法扫描数圈后，普鲁士蓝膜易遭到破坏。

发明内容
1、 发明目的
本发明的目的在于克服普鲁士蓝稳定性差的缺点，提供了一种制备普鲁士蓝的新方法，
得到粒径小、分散均匀的普鲁士蓝纳米粒子。将其应用在电分析检测领域，尤其是对H202的检测。
2、 技术方案 本发明包括如下部分
普鲁士蓝纳米粒子的制备将表面活性剂溶解在有机溶剂中，按一定比例撹拌混溶；待 澄清后，分别加入HCI和KC1溶液，二者的摩尔比为12: 1,继续撹拌，形成微乳液；接着， 将H20加入溶液中，调节水与表面活性剂的比例；然后，将亚铁氰化钾和三氯化铁按摩尔比 为1: l依次加入溶液中，当加入三氯化铁后，溶液变为蓝色，搅拌过夜使其充分反应，即得 反胶束法制得的普鲁士蓝胶体溶液。
普鲁士蓝纳米粒子修饰电极的制备将圆盘金电极浸入到2mM半胱氨酸水溶液中组装 过夜，用水冲洗并干燥；将上述制备的普鲁士蓝纳米粒子离心洗涤后，用一定量的水分散， 滴加到电极表面，晾干后用水冲洗。
普鲁士蓝纳米粒子修饰电极的电化学应用将上述制备得到的修饰电极用于电分析检测， 尤其用于H202物质的分析检测。
3、 有益效果
所得普鲁士蓝纳米颗粒采用扫描电镜表征结果显示其颗粒尺寸小于100nm，分散性较好。 上述方法所得普鲁士蓝修饰电极在0.1MKCI溶液中，采用电化学循环伏安法扫描，可以观察 到普鲁士蓝的特征峰。经过100圈扫描后，可以观察到其氧化还原峰电流变化不大，说明该 反应可逆性好，修饰电极稳定性也较好。
按上述方法制备得到的修饰电极用于电化学检测，灵敏度髙，检测线性范围宽，并且势
电位低，避免了一些物质的干扰。采用恒电位法检测，得到该修饰电极对过氧化氢的响应线 性范围为0.4(iM~15mM。
四具体实施方式
实施例1:
普鲁士蓝纳米粒子的制备在2ml异辛烷中配制0.5M琥珀酸二辛酯磺酸钠，加0.09 ml 水控制最终水/表面活性剂的比为12.22，搅拌至澄清；分别滴加含1 M KC1和0.1 M HC1的水 溶液0.05 ml，连续撹拌一段时间后滴加0.04 ml 0.1 M FeCI3溶液；待溶液澄清后，滴加0.04 ml 0.1 MK4Fe(CN)6撹拌过夜；依次用乙醇、水反复离心洗涤除去杂质，最后用水分散得到普鲁 士蓝纳米粒子的胶体溶液。
实施例2:
普鲁士蓝纳米粒子修饰圆盘金电极的制备并用于溶液中&02的电化学检测将圆盘金电 极浸入到2mM半胱氨酸水溶液中使其充分组装，用水冲洗并晾干；将反胶束法制得的普鲁 士蓝纳米粒子的胶体溶液滴加到电极表面，晾千后用水冲洗。
将普鲁士蓝纳米粒子修饰的金电极与饱和甘汞参比电极、铂丝对电极一同置入pH6的磷
酸盐缓冲液中，在电化学工作站上采用循环伏安法或恒电位法测量修饰电极对H202的电化学
响应。电势扫描范围为-0.2~0.6V，扫描速率为0.1V/s。
权利要求
1.一种反胶束制备鲁士蓝纳米粒子的方法，其特征在于，它含有以下步骤1)配备亚铁氰化钾和三氯化铁水溶液；2)配备表面活性剂的有机溶液；3)将1)中的亚铁氰化钾溶液和2)的有机溶液混合均匀，待澄清后，向其中加入1)中的三氯化铁溶液。表面活性剂在油相中起相转移的作用，即将水相转移到反胶束中；4)反应一段时间后，离心洗涤即得到粒径为10～100nm的普鲁士蓝纳米粒子。
2、 如权利要求1所述的反胶束制备普鲁士蓝纳米粒子的方法，其特征在于上述 第2)步表面活性剂为琥珀酸二辛酯璜酸钠(AOT)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基璜酸钠中的一种，有机溶剂为异辛烷、正己烷中的一种。
3、 如权利要求l所述的反胶束法制备普鲁士蓝纳米粒子的方法，其特征在于釆 用水-表面活性剂-油相体系，其中水/表面活性剂之比在~ 30之间。
4、 如权利要求1所述的反胶束制备普鲁士蓝纳米粒子的方法，其特征在于所用 方法为反胶東法，所得纳米粒子粒晶小，分散性好。粒径分布在10~I00nm 范围内。
5、 如权利要求l所述的普鲁士蓝纳米粒子修饰电极的电化学应用将此方法制 备得到的普鲁士蓝粒子修饰到电极上，用于检测&02及其它物质。
全文摘要
本发明涉及纳米材料的制备和应用，尤其涉及反胶束法制备普鲁士蓝纳米粒子。本发明的目的在于克服普鲁士蓝稳定性差、纳米粒子易团聚的缺点。反胶束法制备普鲁士蓝纳米粒子，所得粒子粒径小，分散均匀。将此纳米颗粒修饰到电极上，能够检测H₂O₂，进而实现其电化学分析应用，具有灵敏度高、稳定性好和检测限低的特点，对H₂O₂的分析检测线性范围宽。在此修饰电极的表面进一步固定酶可制备酶生物传感器，实现酶相应底物的检测分析，进而可以降低酶生物传感器的成本。
文档编号G01N27/30GK101368928SQ20071014735
公开日2009年2月18日 申请日期2007年9月5日 优先权日2007年9月5日
发明者刘继伟, 缪煜清, 邱静霞, 陈建荣 申请人:浙江师范大学