無需貴金屬的電化學傳感器——定量檢測亞硫酸鹽,為食品安全保駕護航

2021-02-15 離子液體

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標   籤：學科前沿

關鍵詞：離子液體 電化學傳感器 亞硫酸鹽 吩噻嗪

亞硫酸鹽在生產和存儲過程中被廣泛用作食品和飲料行業的添加劑。但亞硫酸鹽的毒性可能會引起哮喘、過敏等疾病，所以如何能夠有效且靈敏的檢測出食品中的亞硫酸鹽含量是食品質量控制和環境安全研究中具有挑戰性的領域之一。

近日，韋洛爾技術學院高等科學學院化學系的Prathapaneni等合成了一種可以用於檢測亞硫酸鹽的離子液體。

比起基於酶的電化學生物傳感器受到環境等不穩定性因素的影響，現在研究人員對無酶亞硫酸鹽傳感器更加感興趣。如利用吩噻嗪（PTZ）作為金屬基體系的替代物，避免使用昂貴的金屬，具有製備簡單、結構可調、可重複性和快速性好等優勢。PTZ穩定的自由基陽離子使其可以發生氧化還原反應，在本研究中被用作為電活性基團。

與此同時，IL中陰離子或陽離子結構中引入電活性基團可以形成氧化還原活性離子液體（RAIL），可使其兼具氧化還原特性和IL的特性。此外，在適用情況下，這些RAIL可用作電化學體系中促進電子轉移的傳統氧化還原系統。

因此研究人員嘗試將PTZ引入IL中，設計併合成了基於PTZ咪唑鎓的離子液體（PTZ-IL），再通過將PTZ-IL固定在玻璃碳電極（GCE）上來製備修飾電極，該玻璃碳電極預先沉積有多壁碳納米管（MWCNT）以形成PTZ-IL/MWCNT/GCE（如圖1所示）。

圖1. A）PTZ-IL（3）的合成路線；B）PTZ-IL/MWCNT/GCE的製造示意圖

（圖片來源：J. Mol. Liq.）

最後研究人員用循環伏安法（CV）研究了所製備的PTZ-IL/MWCNT/GCE的電化學行為。修飾的電極對亞硫酸鹽感測迅速而有著明顯的響應。其靈敏度達到282.2μA mM-1 cm-2，線性範圍為30至1177 μM，檢測極限為9.3 μM。在沒有酶和昂貴的金屬的情況下，製成的電極在選擇性、靈敏度、穩定性和可重複性方面均表現出優異的性能。所製作的電極在實際樣品分析過程中也給出了滿意的結果，使該檢測體系對於實際應用具有可行性。

研究人員表示，這種將水溶性介體轉化為水不溶性和導電性離子液體的氧化還原介體的想法，可能會加快針對電化學傳感和生物傳感的新型新型特定任務介體的開發。

原文連結：

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167732219348767

原文作者：

Prathapaneni Manusha and Sellappan Senthilkumar

DOI: 10.1016/j.molliq.2019.112412

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