[發明專利]一種基于復合結構納米酶的電化學傳感器及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011259882.5
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112378969B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 張源;馬宇潔;應孜;呂煜;紀冬青;溫維佳
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明公開了一種基于復合結構納米酶的電化學傳感器及其制備方法和應用，所述復合結構納米酶包括基底以及生長在所述基底表面的金屬氧化物納米陣列，二者質量比為(1～5)∶(1～4)；所述電化學傳感器包括沉積有所述復合結構納米酶的電化學傳感芯片工作電極，其制備方法包括以下步驟：將復合結構納米酶分散在無水乙醇和Nafion溶液配制得到的混合液中，得到復合結構納米酶的溶液，之后超聲處理獲得油墨并將其沉積于電化學傳感芯片工作電極表面，即得所述電化學傳感器。將本發明的基于復合結構納米酶的電化學傳感器應用于硝基苯類化合物檢測時，檢測靈敏度高、選擇性好、操作簡單、響應時間短。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種基于復合結構納米酶的電化學傳感器及其制備方法和應用。

背景技術

硝基苯類化合物廣泛應用于農藥、燃料、炸藥、橡膠以及其他化工產品的生產。硝基苯類化合物的用途廣泛，可通過廢水、廢氣等途徑進入環境；也會因運輸或生產過程中的意外事故或存貯不當，而大量進入環境造成污染。大部分的硝基苯類化合物具有化學性質穩定、高毒性和易生物富集等特點，被列入美國國家環境保護局(EPA)和我國的優先監測污染物名單中。常見的硝基苯類化合物檢測手段仍依賴于色譜法和質譜法，但這些大型儀器檢測方法往往受到實驗室的限制，并且需要專業的技術人員操作。

電化學傳感器相較于傳統大型檢測設備，具有靈敏度高、操作簡便、成本低等優點，在食品檢測、環境衛生和醫學等領域內擁有廣闊的應用前景。近年來，具有酶特性的納米材料-納米酶，由于其具有優異的性能而引起廣泛關注。納米酶顯現了納米材料內在的生物效應及新特性，豐富了模擬酶的研究，使其從有機復合物拓展到無機納米材料，也進一步拓寬了納米材料的應用范圍。二維層狀納米材料具有比表面積大、活性位點多、化學穩定性好、導電性和熱導高等特點，是電化學領域中電極材料的良好選擇。基于二維層狀納米材料構建復合結構的納米酶，具有優異的電子轉移能力、豐富的催化活性位點及良好的生物相容性，有望在電化學傳感領域發揮良好的應用潛力。但是，基于二維層狀納米材料構建復合結構的納米酶并將其應用于硝基苯類化合物的直接電化學檢測，目前尚未見報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于復合結構納米酶的電化學傳感器及其制備方法和應用。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

本發明的技術方案之一，一種復合結構納米酶，包括基底以及生長在所述基底表面的金屬氧化物納米陣列，所述基底為二維層狀納米材料，所述二維層狀納米材料與金屬氧化物納米陣列的質量比為(1～5)∶(1～4)。

進一步地，所述二維層狀納米材料為二硫化鉬或石墨烯，所述金屬氧化物為四氧化三鈷、四氧化三鐵、五氧化二釩或氧化鎳；所述納米陣列為納米線陣列、納米柱陣列、納米棒陣列或納米片陣列。

本發明的技術方案之二，一種上述復合結構納米酶的制備方法，包括以下步驟：

(1)將二維層狀納米材料分散于去離子水、無水乙醇或二甲基甲酰胺溶液中，將所得分散液涂覆在硅片表面，干燥；

(2)將金屬鹽前驅體溶于無水乙醇或去離子水中，涂覆于步驟(1)所得硅片上，干燥，煅燒、冷卻后取出；

(3)配制含金屬鹽、沉淀劑和表面活性劑的混合水溶液，將步驟(2)所得冷卻后的硅片置于所述混合水溶液上方反應，反應結束后取出，洗滌、干燥、煅燒，即得所述復合結構納米酶。

進一步地，步驟(1)中，所述分散液中，二維層狀納米材料的濃度為0.2～0.5mg/mL。

進一步地，步驟(2)中，所述金屬鹽前驅體為鈷鹽、鐵鹽、釩鹽或鎳鹽，所述溶液中，金屬鹽前驅體的濃度為1～10mM；所述煅燒在惰性氣體氛圍下進行，煅燒溫度為300～500℃，煅燒時間為20～40min。