[發明專利]用于電化學生物傳感的三維石墨烯電極的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201210075364.7
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102621208A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 黃維;董曉臣;趙強
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種用于電化學生物傳感的三維海綿狀石墨烯電極的制備方法及其在電化學生物傳感領域的應用。?

背景技術

電化學生物傳感器在當今高靈敏生物分子檢測、臨床醫學和遺傳工程研究領域起著至關重要的作用。其中，電化學電極的電導率、比表面積和及其與生物分子的相容性是影響電化學生物傳感器檢測靈敏度和檢測極限的關鍵，其性能對擴展電化學生物傳感器的應用領域和保證其穩定運行至關重要。然而，傳統的玻碳電極存在導電性差、表面難以功能化修飾和比表面積低等缺點，使得電化學生物傳感器對生物分子的檢測靈敏度低、特異選擇性差。石墨烯是作為2010年諾貝爾物理獎研究成果出現的一種新型碳納米材料，它是由單層碳原子構成的二維蜂窩狀晶體結構，具有超高的電子遷移率、大的比表面積和優異的物理、化學、光學和機械性能，在場效應晶體管、納米電子生物傳感、透明導電薄膜、復合材料等領域有著非常廣闊的應用前景，其中石墨烯修飾玻碳電極在生物傳感領域已經得到廣泛的研究，如發明專利CN?201110112989公布的結果表明石墨烯修飾的玻碳電極可以同時檢測蘆丁和槲皮素；發明專利CN?200910084344.4公布的結果證明石墨烯/Nafion薄膜修飾的玻碳電極可以實現多巴胺的靈敏檢測，但這些基于氧化石墨烯的改性方法容易使石墨烯團聚，難以有效發揮石墨烯大的比表面積和高電導率的特性。

三維結構海綿狀石墨烯具有結構穩定、導電性好、比表面積大、容易實現表面功能化修飾等特點，是制備高靈敏電化學生物傳感器的理想電極材料。然而，目前尚未發現利用三維結構海綿狀石墨烯直接制備電化學電極并功能化后研究其在電化學生物傳感領域應用的報道。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種用于電化學生物傳感的三維海綿狀石墨烯電極的制備方法及其在電化學生物傳感領域的應用。

技術方案：本發明所提供的一種制備三維海綿狀石墨烯電化學電極的方法及其在電化學生物傳感領域的應用，制備方法包括以下制備步驟：

1）將化學氣相沉積合成的三維結構海綿狀石墨烯片用有機硅膠固定在玻璃片或石英片表面；

2）用導電銀膠膠水將三維海綿狀石墨烯與金屬導線連接；

3）將有機硅膠涂至金屬導線與石墨烯的連接點進行絕緣，固化后形成非功能化三維海綿狀石墨烯電極；

4）將CoCl₂·6H₂O、尿素、H₂O加入反應釜中，攪拌均勻后，放入載有三維海綿狀石墨烯片的玻璃片或石英片，100-200℃反應5~20小時。

5）將反應后載在玻璃片或石英片表面的海綿狀石墨烯片用蒸餾水沖洗3-6次后，在烘箱中烘干后，放入馬弗爐中300-500℃焙燒1-5小時，形成功能化三維海綿狀石墨烯電極。

所述的三維海綿狀石墨烯片為直徑為0.1~5cm的圓片或邊長為0.1~5cm的正方形或長方形。

所述的金屬導線材質為銅或鈦或銀。

所述的非功能化三維海綿狀石墨烯電極可進行多巴胺、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸、尿酸的電化學檢測。

所述的功能化三維海綿狀石墨烯電化學電極可進行葡萄糖的無酶檢測。

所述的功能化三維海綿狀石墨烯電化學電極能進行血漿中葡萄糖、尿酸和抗壞血酸的選擇性無酶檢測。

有益效果：?與現有電化學電極生物傳感技術相比，本發明的優點在于

1、本發明首次公開一種新型的三維海綿狀石墨烯電化學電極制備方法，該電極制備工藝簡單、價格低廉、易于實現規模化制備；

2、本發明所制備的三維海綿狀石墨烯電化學電極電導率高、比表面積大、電化學穩定性好、檢測靈敏度高；

3、本發明所制備的三維海綿狀石墨烯電化學電極表面容易功能化修飾，實現對不同生物分子的高靈敏和高特異選擇性檢測。

附圖說明

圖1.?為實施例1中制備的三維海綿狀石墨烯電化學電極的光學照片。

圖2.?為實施例1中制備的三維海綿狀石墨烯電化學電極與傳統玻碳電極循環伏安曲線和阻抗的比較。

圖3.?為實施例2中本發明制備的三維海綿狀石墨烯電化學電極在信噪比為5.6時對多巴胺的檢測極限。

圖4.?為實施例3中本發明制備的三維結構海綿狀石墨烯電化學電極同時檢測多巴胺和尿酸的循環伏安曲線。

圖5.?為實施例5中本發明制備的Co₃O₄功能化三維石墨烯電化學電極的SEM照片和對葡萄糖的無酶檢測時間-電流圖。