[發明專利]一種電極表面修飾材料及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201110365484.6
• 申請日: 2011-11-17
• 公開（公告）號: CN102504111A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 康宏亮;劉瑞剛;黃勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F8/42;G01N27/327
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.結構通式如式I所示的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物：

(式I)

在式I中，

R選自H、-(CH₂O)_xH、-(CH₂CH₂O)_xH或-(CH₂CH(CH₃)O)_xH；

n是共聚物主鏈結構單元式II所示的水溶性纖維素衍生物的聚合度，式II所示的水溶性纖維素衍生物的取代度為2-4，

(式II)

m是聚合物支鏈結構單元式III所示的聚乙烯基吡啶的聚合度，為2-50；

(式III)

p表示聚乙烯基吡啶中與鋨金屬絡合部分的聚合度，其值為0.5-49。

2.根據權利要求1所述的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物，其特征在于：所述式I中的m為2-30，優選2-10；p為0.5-29，優選0.5-9。

3.制備權利要求1或2所述的式I所示的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物的方法，包括下述步驟：

(1)在氮氣保護下，向式II所示水溶性纖維素衍生物的水溶液中加入硝酸鈰銨，并調節溶液的pH值至1-3；然后向其中加入乙烯基吡啶進行反應，得到式IV所示纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶聚合物；

(式IV)

(2)在氮氣保護下，使所述纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物與二連吡啶二氯鋨進行絡合反應，得到式I所示的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟1)中，所述水溶性纖維素衍生物與硝酸鈰胺的質量比為5∶1-30∶1，優選質量比為3∶1-15∶1；所述水溶性纖維素衍生物與乙烯基吡啶的質量比為1∶1-1∶80，優選1∶1-1∶40；所述反應的反應溫度為20-60℃，反應時間為0.5-10小時。

5.根據權利要求3或4所述的方法，其特征在于：步驟1)中所述反應還包括加入對苯二酚終止反應的步驟。

6.根據權利要求3-5中任一項所述的方法，其特征在于：步驟2)中，所述纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物與二連吡啶二氯鋨的質量比為5∶1-1∶10，優選質量比為3∶1-1∶5；所述絡合反應的反應溫度為100-180℃，反應時間為10-30小時；所述絡合反應在溶劑中進行，所述溶劑優選為乙二醇。

7.根據權利要求3-6中任一項所述的方法，其特征在于：所述方法還包括下步驟：在步驟2)前對步驟1)得到的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶聚合物進行透析、干燥的步驟；

和/或，對步驟2)得到的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物進行透析、干燥的步驟。

8.權利要求1或2所述的式I所示的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物在制備電極表面修飾材料中的應用。

9.一種酶電極，包括工作電極和涂敷在所述工作電極表面的修飾層；其中，所述修飾層由酶和權利要求1或2所述的式I所示的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物組成。

10.根據權利要求9所述的酶電極，其特征在于：所述酶為葡萄糖氧化酶；所述修飾層中，所述酶與所述式I所示的鋨金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物的質量比為10∶1-1∶10。

11.權利要求10所述的酶電極在檢測葡萄糖中的應用。

12.制備權利要求9或10所述酶電極的方法，包括下述步驟：

(1)配制權利要求1或2所述的式I所示的金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物的水溶液；

(2)配制酶的水溶液；

(3)將步驟(1)配制的溶液和步驟(2)配制的溶液混合，得到混合液，將所述混合液滴涂到工作電極表面，自然干燥成膜，得到所述酶電極。

13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于：所述酶為葡萄糖氧化酶；所述步驟1)配制的金屬絡合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物的溶液的濃度為5-30克/升；所述步驟2)配制的酶溶液的濃度為5-30克/升；將步驟(1)配制的cell-g-P4VP-Os溶液和步驟(2)配制的酶溶液按照混合體積比10∶1-1∶10的比例混合，得到混合液。