[發明專利]一種榕樹葉基生物質多孔碳的制備方法及其在蛋白質（酶）傳感器中應用

在審

• 申請號: 201710688654.1
• 申請日: 2017-08-12
• 公開（公告）號: CN107500264A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 孫偉;牛學良;牛燕燕;李小寶;張曦
• 申請（專利權）人: 海南師范大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;G01N27/327
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技術領域

本發明涉及一種榕樹葉生物質多孔碳材料修飾的蛋白質電化學傳感器(CTS/Hb/多孔碳/CILE)的制備方法及電催化應用，涉及多孔碳材料制備和電化學蛋白質（酶）傳感器領域。

背景技術

碳材料具有優良的耐熱性能、高導熱系數、良好的化學惰性、高電導率等優點，是重要的結構材料和功能材料。隨著化石資源日益枯竭和環境污染問題的加劇，開發可再生資源并將其轉化為能源與環保材料具有重要的現實意義。生物質是可再生資源，是碳材料重要的前驅體，利用生物質原料制備各種碳材料，可以降低碳材料生產成本，實現碳材料的可持續發展，同時，生物質碳材料具有良好的光學、電學、催化及其他理化性質，在光催化、太陽能電池、電化學傳感器、催化劑、超級離子材料和鋰離子電池等領域具有很廣泛的應用。海南地區榕樹分布廣泛，榕樹葉廉價易得，可作為生物質碳材料的優選來源。

血紅蛋白(Hb)是動物體內血液中儲存氧和運輸氧的主要蛋白，其結構中存在的鐵卟啉能與氧分子可逆結合，參與生物體內的傳輸氧氣和傳遞電子等重要活動，在生命體活動中有重要的作用。以氧化還原蛋白質的直接電化學理論為基礎構建的電化學生物傳感器，在研究探索生命體的生理作用機理、生物體氧化還原過程熱力學和動力學等方面具有極其重要的意義。以石墨粉、憎水性粘合劑和離子液體混合而制備的離子液體碳糊電極，具有靈敏度高、導電率高、電化學窗口寬、無毒易制作、成本低廉、表面易更新等優點，因此在電化學分析中應用廣泛。

本發明以榕樹葉為碳源采用高溫碳化法制得榕樹葉基多孔碳，離子液體碳糊電極(CILE)為基底電極，采用滴涂法在其表面負載榕樹葉基多孔碳材料和Hb混合液，自然晾干后再涂布殼聚糖（CTS）成膜固定制得修飾電極(CTS/Hb-多孔碳/CILE)，求解了相關電化學參數，該修飾電極對TCA具有良好的電化學催化活性，可應用于TCA的含量分析。

發明內容

本發明涉及一種榕樹葉基生物質多孔碳的制備方法及其在蛋白質（酶）傳感器中應用，其特征在于以榕樹枯葉為碳源制得榕樹葉基生物質多孔碳；將其與氧化還原蛋白質（酶）按一定比例混合，取一定量該混合液涂布于基底電極表面，用殼聚糖成膜固定，制得蛋白質（酶）傳感器，研究其對三氯乙酸的電催化作用。

所述生物質多孔碳材料的制備方法包括以下步驟：

(1) 取榕樹枯葉若干，洗凈，干燥，置于管式爐中，惰性氣體保護下高溫煅燒碳化1-5小時并自然冷卻至室溫；

(2) 將碳化后的榕樹葉置于1-6 mol/L鹽酸中浸泡3-10小時以除去雜質；

(3) 將清洗后的榕樹葉多孔碳置于烘箱中烘干，即得榕樹葉生物質多孔碳材料。

步驟（1）所述的惰性氣體，包括并不局限于高純氮氣、氬氣等；

步驟（1）所述的高溫煅燒的溫度控制程序為，以2-5℃/min的升溫速度至300℃，再以8-15 ℃/min的升溫速度升溫至700-900℃，并高溫保持1-5小時，再以8-15 ℃/min降溫至300℃，后自然冷卻；

步驟（3）中所述的烘干條件為，于60-80℃烘箱中保持8-24小時；

所述榕樹葉基生物質多孔碳材料修飾的蛋白質（酶）傳感器的制備包括以下步驟：

(1) 配制含10~20 mg/mL 血紅蛋白（Hb）和0.5~1.5 mg/mL多孔碳材料的混合液；

(2) 取6~10 μL步驟(1)中所述的混合溶液滴涂在離子液體碳糊電極（CILE）表面，室溫自然晾干；

(3) 取4~8 μL殼聚糖（CTS）溶液滴涂于步驟(2)中所述的電極表面，室溫自然晾干后，即得電化學酶傳感器(CTS/Hb-多孔碳/CILE)。

所述離子液體碳糊電極的制備方法參照已公開的發明專利2016102096493所公布的制備技術，主要包括以下步驟：

(1) 稱取質量比為2:1的石墨粉和1-己基吡啶六氟磷酸鹽(HPPF₆)，置于研缽中混合并研磨均勻；

(2) 將研磨好的混合物填充入直徑為4 mm的玻璃電極管中，內插銅絲作為導線，把電極管中的固體混合物壓實，即得CILE；

(3) 使用前將電極表面打磨光滑至鏡面。

一種基于榕樹葉基生物質多孔碳材料的蛋白質（酶）傳感器(CTS/Hb-多孔碳/CILE)的電催化應用，其特征在于應用于三氯乙酸(TCA)的快速分析檢測，主要包括以下步驟：