1.一种检测食品中香草醛的石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极,其包括乙炔黑基底电极、在乙炔黑基底电极上形成的石墨烯-氧化亚铜复合膜,其中,石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极是通过以下步骤制备:
称取氧化亚铜纳米粒子加入适量去离子水中,超声波处理,配制成1-20mg/mL的分散液;称取氧化石墨溶于适量去离子水中配制成0.1~100mg/mL的水分散液,超声剥离,然后进行离心,取上层清液,获得氧化石墨烯水溶胶;将氧化亚铜水分散液加入到氧化石墨烯水溶胶中,超声波处理,制得氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液;
其中,按照氧化亚铜:氧化石墨烯重量比=1:40~1:5的比例将氧化亚铜水分散液加入到氧化石墨烯水溶胶中,将上述复合液滴涂到乙炔黑基底电极表面,并烤干,制得氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极;
以氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极为工作电极,铂丝电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,组成三电极体系,并将其进行电还原,得到石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极。
2.根据权利要求1所述的电极,其中,乙炔黑基底电极通过以下步骤制备:
称取乙炔黑粉和固定石蜡,其质量比为3~5:1,加热使固定石蜡融化,将两者搅拌均匀,趁热取适量填入电极的空腔中,抛光至电极表面光滑平整,用去离子水冲洗,即可得到乙炔黑电极;所述电极包括外壳和位于外壳内的铜棒,所述外壳前端设有空腔。
3.根据权利要求1所述的电极,其中,称取氧化亚铜纳米粒子加入适量去离子水中,混合,配制成2~5mg/mL的分散液,称取氧化石墨溶于适量去离子水中配制成0.5-1.5mg/mL的水分散液。
4.根据权利要求1所述的电极,其中,按照氧化亚铜:氧化石墨烯重量比=1:25~1:10的比例将氧化亚铜水分散液加入到氧化石墨烯水溶胶中。
5.根据权利要求1所述的电极,其中,按照氧化亚铜:氧化石墨烯重量比=1:20~1:15的比例将氧化亚铜水分散液加入到氧化石墨烯水溶胶中。
6.根据权利要求1所述的电极,其中,电还原通过共同浸入NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液中来进行。
7.一种香草醛的电化学检测装置,其包括电化学测试仪,该电化学测试仪以权利要求
1-6中任一项所述的石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极作为工作电极,饱和甘汞电极作为参比电极,铂丝电极作为对电极组成三电极体系。
8.一种检测食品中香草醛的方法,该方法包括:
(A)使用包括权利要求1-6中任一项所述的电极的电化学检测装置检测待测样品的峰电流值;
(B)通过用系列不同浓度的标准香草醛溶液制作的标准曲线,按照以下线性回归方程根据步骤(A)测定的峰电流值来测定待测样品的香草醛含量:i=2.5219c+0.0095,其中,香草醛浓度在0.01μM~10μM范围内;
i=0.6076c+19.864,其中,香草醛浓度在10μM~100μM范围内;
式中,i为峰电流值,单位μA,c为香草醛浓度,单位μM,线性相关系数分别为R=0.9992和0.9963,检出限为8.0nM,S/N=3。
9.一种食品中香草醛的检测方法,其特征在于按照下述步骤进行:
A.工作电极的制备:
(1)乙炔黑基底电极的制备:
称取一定量的乙炔黑粉和固定石蜡,其质量比为3~5:1,稍微加热使固定石蜡融化,将两者搅拌均匀,趁热取适量填入电极中,抛光至电极表面光滑平整,用去离子水冲洗,即可得到乙炔黑电极;
步骤(1)所述电极,包括外壳和位于外壳内的铜棒,其特征在于,所述外壳前端设有空腔,空腔内填充有乙炔黑粉和固定石蜡的混合物;
(2)氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液的制备:
称取一定量的氧化亚铜纳米粒子加入适量去离子水中,超声波处理,配制成1-20mg/mL的分散液,称取一定量的氧化石墨溶于适量去离子水中配制成1mg/mL的水分散液,超声剥离,然后进行离心,取上层清液,获得氧化石墨烯水溶胶;将氧化亚铜水分散液加入到氧化石墨烯水溶胶中,超声波处理,即制得氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液;
氧化亚铜纳米粒子水分散液和氧化石墨烯水溶胶混合的体积比为0.5~1.5:40;
(3)将步骤(2)中的复合液滴涂到步骤(1)制备的乙炔黑基底电极表面,并烤干,制得氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极;
(4)以氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极为工作电极,铂丝电极为对电极,饱和甘汞电极为参比电极,组成三电极体系,并将其共同浸入NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液中进行电还原,得到石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极;
步骤(4)所述石墨烯是氧化石墨烯通过恒电位还原而形成,所述电还原是恒电位还原,还原电位为-0.8~-1.7V,还原时间为60~600s;
B.香草醛标准液的配制:
(1)标准储备液的配制:准确称取一定量的香草醛固体,先用少量乙醇溶解,再用去离子水在一定体积的容量瓶中稀释定容,配成浓度为1×10-2mol/L的标准储备液,将其置于棕色瓶中在4℃的冰箱中保存;
(2)标准工作液的配制:用吸量管准确移取一定量的步骤(1)中的标准储备液,用去离子水逐级稀释定容,得到浓度范围为1×10-8mol/L~1×10-3mol/L的标准工作液,标准工作液在使用前用去离子水临时配制;
(3)标准测试液的配制:用吸量管准确移取一定量的步骤(2)中的不同浓度的标准工作液加入10mL容量瓶中,加入1.0mL浓度为1mol/L的H2SO4溶液作为支持电解质,再加入适量去离子水稀释定容,得到一系列不同浓度的标准测试液,所述标准测试液的浓度范围为1×
10-9mol/L~1×10-4mol/L,支持电解质H2SO4在测试液中的浓度为0.1mol/L,标准测试液在使用前临时配制;
C.标准曲线的绘制:
将B.步骤(3)中配制的不同浓度的标准测试液分别倒入电解池中,将以上制备的石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰乙炔黑电极作为工作电极,饱和甘汞电极作为参比电极,铂丝电极作为对电极组成三电极体系,将三电极连接好电化学测试仪,再将三电极插入到标准测试液中,采用伏安法进行测试,记录不同浓度的香草醛标准溶液对应的峰电流值;每次测量结束后,电极均需清洗以保证数据的重现性,得到的数据统计处理后用峰电流的平均值对应标准测试液的浓度值绘制标准曲线,峰电流与香草醛浓度在0.01μM~10μM和10μM~100μM.范围内分两段呈良好的线性关系,所得线性回归方程分别为i=2.5219c+0.0095和i=
0.6076c+19.864,式中,i为峰电流值,单位μA,c为香草醛浓度,单位μM,线性相关系数分别为R=0.9992和0.9963,检出限为8.0nM,S/N=3;
D.样品检测:
将需要检测的样品进行常规预处理,按照上述标准曲线的绘制中的测试条件测定样品对应的峰电流值,按照上述线性回归方程计算即可获得待测样品中香草醛含量。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述伏安法为二阶导数线性扫描伏安法,测试条件为支持电解质为H2SO4,支持电解质浓度为0.1mol/L,富集电位为0.0V,富集时间为90s,所述电极的清洗是将电极置于0.1mol/L的邻苯二甲酸氢钾溶液中,于0.0V~1.2V的电位范围内扫描2~5次至无峰。
11.根据权利要求9所述的方法,其中,二阶导数线性扫描伏安法的参数设定如下:导数值为2,扫描速率为100mV/s,起始电位为0.0V,终止电位为1.2V,富集电位为0.0V,富集时间为90s,静止时间为5s。
12.根据权利要求9所述的方法,其中,步骤(2)称取一定量的氧化亚铜纳米粒子加入适量去离子水中,超声波处理,配制成2-5mg/mL的分散液。
13.根据权利要求9所述的方法,其中,步骤(4)所述石墨烯是氧化石墨烯通过恒电位还原而形成,所述电还原是恒电位还原,还原电位为-1.0~-1.5V,还原时间为100-300s;所述NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液的pH值为5.0~6.5。