[發明專利]一種孔狀石墨烯?辣根過氧化酶修飾玻碳電極的制備方法

有效

• 申請號: 201510298766.7
• 申請日: 2015-06-03
• 公開（公告）號: CN105044186B
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 劉秀輝;劉一丹;李琳;盧娟娟;盧小泉
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司62002
• 代理人: 馬正良

技術領域

本發明涉及一種孔狀石墨烯-辣根過氧化酶修飾玻碳電極的制備方法。

背景技術

石墨烯（GN）是一種新型的二維碳基納米材料，它獨特的電學、光學和力學性能，使其迅速成為當前物理、化學和材料學等領域的研究熱點。據報道，通過修飾石墨烯的結構（基底或邊緣）可以改進石墨烯性能，產生新型的石墨烯基材料。近年來，越來越多的研究人員開始關注石墨烯中缺陷的潛在應用，并發現石墨烯上的許多催化反應、電子轉移和化學反應活性都發生在缺陷位點處。

孔狀石墨烯（PGN）是一種改性的石墨烯，在其片層上有許多納米級的孔，這種新型的材料與純石墨烯相比有更好的性質。孔狀石墨烯是一種非常有用的支持材料，它不僅可以提供大的比表面積而且可以促進反應物的擴散和傳質。此外，孔狀石墨烯還具有良好的吸附性能。由于其獨特的多孔性，它在氣體分離、海水淡化、燃料電池、電化學電容器和電化學傳感器中有潛在的應用價值。然而，制備孔狀石墨烯的方法通常都需要基底且過程復雜，需要配備高成本的電子儀器才能完成。然而用銀納米粒子刻蝕石墨烯是一種簡單可行的方法，將氧化石墨烯與銀離子在“一鍋法”中同時還原，再用酸將嵌入在石墨烯片層上的銀納米粒子除去，即得到孔狀石墨烯。孔狀石墨烯具有良好的吸附性和生物相容性，在生物傳感器中有很好的應用。

過氧化氫（H₂O₂）是一種活性氧物種（ROS），它是人體一些新陳代謝反應的氧化產物。H₂O₂的濃度與人類的健康有著密不可分的關系。因此，快速、精確的檢測H₂O₂有著重大的意義。辣根過氧化酶（HRP）可以促進電子的傳遞、催化反應的進行，將其固定在孔狀石墨烯上既可以保持其催化活性又可以縮短傳質路徑、提高傳質速率，從而構建成具有制備簡單、響應快、催化活性高的酶傳感器。

發明內容

基于上述，本發明的目的在于提供一種孔狀石墨烯-辣根過氧化酶修飾玻碳電極的制備方法，并用這種修飾電極對H₂O₂進行檢測。

本發明的目的是這樣實現的：

a. 制備氧化石墨烯

用修正的Hummers法制備氧化石墨烯：首先量取濃硫酸，冰水浴冷卻至-4℃，攪拌條件下，依序緩慢加入石墨粉、硝酸鈉和高錳酸鉀，控制反應溫度在8℃～12℃，攪拌反應2h；然后將混合液移入三口燒瓶，在30℃下繼續攪拌30min，得到糊狀物；保持攪拌不變，在糊狀物中連續加入去離子水，升溫至98℃，反應30min后，在攪拌下滴加30 % H₂O₂直至無氣泡冒出，產物由棕褐色變為亮黃色；離心分離產物，分別用5 % 鹽酸和蒸餾水離心洗滌產物，得氧化石墨；將制得的氧化石墨超聲剝離，離心除去下層未剝離的氧化石墨，得到上層混合液即為氧化石墨烯；最后用0.22μm微孔濾膜過濾，水洗4次，低壓冷凍干燥，將干燥后的氧化石墨烯配成1.0mg·mL^-1的分散液，待用；

b. 制備銀納米粒子-石墨烯復合材料

用“一鍋法”制備銀納米粒子-石墨烯復合材料：稱取十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）溶解在水中，將十六烷基三甲基溴化銨水溶液與氧化石墨烯分散液混合超聲1h，得到十六烷基三甲基溴化銨功能化的氧化石墨烯（CTAB-GO），備用；再將3 % 氨水滴入硝酸銀水溶液中，直到產生的白色沉淀消失，制得銀氨溶液，接著將銀氨溶液滴入十六烷基三甲基溴化銨功能化的氧化石墨烯（CTAB-GO）中，在N₂保護下充分攪拌2h，最后在攪拌下加入硼氫化鈉水溶液，在80℃下反應12h，使銀離子與氧化石墨烯一起還原，制得銀納米粒子-石墨烯復合材料。產物用0.22μm微孔濾膜過濾，水洗4次，低壓冷凍干燥，備用；

c. 制備孔狀石墨烯

將制得的銀納米粒子-石墨烯復合材料超聲分散在水中，加入硝酸溶液，在室溫下攪拌4天，除去銀納米粒子，最終產物用0.22μm微孔濾膜過濾，水洗4次，低壓冷凍干燥，制得孔狀石墨烯，備用；

d. 玻碳電極預處理