[發明專利]一種電極表面修飾材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410543059.5
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104310387A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉志廣;郭玉晶;薛瓊;雙少敏;董川
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C01B31/04
• 分類號: C01B31/04;G01N27/30
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 張福增

技術領域

本發明涉及電極表面修飾材料，尤其涉及聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯負載鎳納米粒子(PVP-GR/NiNPs)分散于殼聚糖(Chitosan)溶液中形成的一種混懸液(PVP-GR/NiNPs/Chit)。

背景技術

葡萄糖是非常重要的一種化合物，人體血液中含有一定濃度的葡萄糖，簡稱血糖，在正常情況下血糖保持動態平衡，波動在70～140mg/dl(3.9～7.8mmol/l)之間。對血糖濃度的傳感和監測對人類健康與疾病的診斷具有十分重要的意義。對葡萄糖的傳感與檢測一直是電化學與生物傳感器研究的熱點問題。根據電化學傳感器中是否加入酶將其分為酶型葡萄糖電化學傳感器和非酶葡萄糖電化學傳感器。酶型葡萄糖傳感器具有很好的選擇性和高的靈敏度，但是其價格昂貴、酶自身熱力學和化學不穩定性限制了它們的發展。因此，非酶的葡萄糖傳感器的研制成為研究中的另一個熱點。近年來，隨著納米科技的發展，越來越多的納米材料包括：Pt、Au、Pd、Ni、Mn、Cu、Fe等金屬及其合金納米粒子和碳納米管、石墨烯等電極基底材料被應用到電化學葡萄糖傳感器中，使非酶葡萄糖傳感器具有了穩定性高、靈敏度高、選擇性好等優點。其中鎳基的納米材料在非酶的葡萄糖探測中顯示出了很高的催化活性和較好的穩定性，并且價格便宜，已經成為一種極具發展前景的無機納米材料。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于電化學檢測葡萄糖的電極表面修飾材料及其制備方法，該材料檢測靈敏度高，制備工藝簡單，成本低廉。

本發明提供的一種電極表面修飾材料，通過如下步驟的方法制得：

1)聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯(PVP-GR)的制備：

將聚乙烯吡咯烷酮、氧化石墨烯加入二次水中，電磁攪拌5-20min之后，攪拌狀態下加入氨水和水合肼，所述的氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、氨水、水合肼和二次水的質量比為1:0.8-1.2:0.008-0.012:0.003-0.004:3000-5000(優選1:1:0.01:0.0032:4000)，置于40-80℃(優選60℃)水浴中電磁攪拌反應2-4小時(優選3.5小時)；

室溫下，11000-13000rpm，離心15-25min，棄上清，加入二次水得到0.5mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯(PVP-GR)黑色混懸液；

2)PVP-GR負載鎳納米粒子(PVP-GR/NiNPs)復合物的制備：

室溫下，將步驟1)制得的PVP-GR混懸液，加入二次水、醋酸鎳，攪拌5-20min之后，在攪拌狀態下緩慢加入新配制的硼氫化鈉，所述的PVP-GR、醋酸鎳、硼氫化鈉和二次水的質量比為1:20-100:10-50:8000-12000(優選1:25:11.4:10000)，繼續攪拌20-40min，得到PVP-GR負載鎳納米粒子(PVP-GR/NiNPs)黑色混懸液；

3)室溫下，將步驟2)制得的PVP-GR/NiNPs混懸液3000-4000rpm，離心5-10min，棄上清，加入0.1-0.3％殼聚糖(Chitosan)溶液，超聲10-20min得到穩定的黑色PVP-GR/NiNPs/Chit混懸液，此混懸液用于電極表面修飾。

一種用于電化學檢測葡萄糖的電極，其表面修飾步驟3)得到的PVP-GR/NiNPs/Chit復合物。所述的電極為玻碳電極。

與現有技術相比，本發明的PVP-GR/NiNPs/Chit復合材料可用于葡萄糖的電化學分析檢測，檢測靈敏度高，線性范圍寬，重現性好，成本低廉，制備過程在常溫常壓下進行，方法簡單可行。

附圖說明

圖1本發明制備的PVP-GR/NiNPs/Chit的x射線光電子能譜圖。

圖2本發明制備的PVP-GR/NiNPs/Chits修飾的玻碳電極在不同濃度葡萄糖溶液中電流響應圖。

圖3本發明制備的PVP-GR/NiNPs/Chits修飾的玻碳電極檢測葡萄糖的標準曲線圖。

具體實施方式

電極表面修飾材料PVP-GR/NiNPs/Chit混懸液的制備及葡萄糖的測定。

1.聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯(PVP-GR)的制備：

(1)1mg/ml聚乙烯吡咯烷酮、1mg/ml氧化石墨烯各2.5ml加入4.89ml二次水中，電磁攪拌20min之后，攪拌狀態下加入25％的氨水100μl和80％水合肼10μl，置于60℃水浴中電磁攪拌反應3.5小時。