[發(fā)明專利]一種電極表面修飾材料及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110365484.6
• 申請(qǐng)日: 2011-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN102504111A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康宏亮;劉瑞剛;黃勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C08F251/02
• 分類號(hào): C08F251/02;C08F8/42;G01N27/327
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電極表面修飾材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

近20年來，化學(xué)修飾電極領(lǐng)域的研究在國內(nèi)外一直受到很大關(guān)注，它代表了電極/電解液界面的一種新概念，不僅在電化學(xué)理論研究上有重要意義，而且有著廣泛的潛在應(yīng)用前景，例如用于生物分析和生物傳感器等。

在多種修飾電極材料中，聚合物材料因其穩(wěn)定、高效、靈敏等特點(diǎn)得到了廣泛的研究和應(yīng)用。此類聚合物一般都具有氧化還原和導(dǎo)電的特性，用于調(diào)節(jié)電子在電極和目標(biāo)溶液之間的傳輸過程。該類氧化還原聚合物依據(jù)氧化還原基團(tuán)的位置主要包括兩種類型，即主鏈包含氧化還原基團(tuán)的聚合物和側(cè)基或支鏈包含氧化還原基團(tuán)的聚合物。

目前研究最多的該類氧化還原聚合物是金屬絡(luò)合形成的氧化還原型導(dǎo)電聚合物。其中應(yīng)用最廣泛的是鋨金屬絡(luò)合聚乙烯基吡啶，例如，Robert?J.Forster和Johannes?G.Vos于1990年報(bào)道了它的合成方法及其修飾電極表面的電化學(xué)、光化學(xué)特性(Synthesis，characterization，and?properties?of?a?series?of?osmium-containing?and?ruthenium-containing?metallopolymers.Macromolecules?1990，23，(20)，4372-4377)。在此基礎(chǔ)上，基于鋨金屬絡(luò)合聚乙烯基吡啶修飾電極廣泛用于生物傳感器的研究，如用于檢測(cè)葡萄糖等。(Flexer，V.；Calvo，E.J.；Bartlett，P.N.，The?application?of?the?relaxation?and?simplex?method?to?the?analysis?of?data?for?glucose?electrodes?based?on?glucose?oxidase?immobilised?in?an?osmium?redox?polymer.Journal?of?Electroanalytical?Chemistry?2010，646，(1-2)，24-32)。但是所述材料在對(duì)酶進(jìn)行固定時(shí)需要進(jìn)行交聯(lián)。

在酶電極中，聚合物的結(jié)構(gòu)是影響電極性能的關(guān)鍵因素之一，對(duì)于電子傳輸?shù)乃俣取⒀趸€原活性中心在電極表面的濃度以及可溶性粒子通過聚合物的擴(kuò)散和滲透能力等都有影響(Linford，R.G.Electrochemical?science?and?technology?of?polymers.London/NewYork：Elsevier?Applied?Science?1987)。特別是，可水溶性酶要求氧化還原聚合物具有親水性能(Tagliazucchi，M.；Calvo，E.J.；Szleifer，I.，Molecular?theory?of?chemically?modified?electrodes?by?redox?polyelectrolytes?under?equilibrium?conditions：Comparison?with?experiment.Journal?of?Physical?Chemistry?C?2008，112，(2)，458-471)。

CN100434448C公開了一種基于羧甲基纖維素鈉改性的電極表面修飾材料，具有良好的氧化還原和導(dǎo)電性，用于檢測(cè)過氧化氫和谷氨酸。但是，在用于生物傳感器時(shí)，為了增加酶電極的可重復(fù)穩(wěn)定性仍然需要進(jìn)行交聯(lián)將生物酶固定，既增加了制備步驟又影響電極本身的電化學(xué)性能；同時(shí)基于鋨金屬絡(luò)合聚乙烯基吡啶修飾電極對(duì)于檢測(cè)溶液適用的pH值范圍有限，通常小于7。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于水溶性纖維素衍生物改性的鋨金屬絡(luò)合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物及其制備方法。該共聚物作為電極表面修飾材料可修飾在各種電極表面制備酶電極，用于物質(zhì)含量的測(cè)定。其有利之處在于提高了電極的重復(fù)穩(wěn)定性和擴(kuò)大了檢測(cè)溶液適用的pH值范圍。

本發(fā)明所提供的鋨金屬絡(luò)合的纖維素衍生物接枝聚乙烯基吡啶共聚物(cell-g-P4VP-Os)，其結(jié)構(gòu)式如式I所示：

(式I)

在通式I中，

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