[發明專利]抗干擾電催化材料及其制備方法與電化學生物傳感器

在審

• 申請號: 202011605583.2
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112742473A
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 楊海朋;馬翔裕;解云云;陳曉輝;左婉瑩;謝盛輝
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J35/00;B01J35/10;B01J37/10;G01N27/26
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 黃志云

本申請涉及生物技術領域，提供了一種抗干擾電催化材料，包括載體，以及負載在載體上的催化劑；其中，所述載體選自介孔材料，所述催化劑選自貴金屬、貴金屬的氮碳化合物、過渡金屬、過渡金屬的氮碳化合物中的至少一種。該材料以介孔材料作為載體，并通過提供催化劑作為“負載分子”，以恰當的方式填充于介孔內，形成“介孔?催化劑負載分子”體系，基于催化劑選擇的金屬離子的種類不同，其外層電子的排布狀態不同，通過與介孔材料的相互配位作用，提高了介孔載體材料的抗干擾性能；同時金屬材料形成了高催化活性的“負載分子”，使得到的抗干擾電催化材料在保持高效抗干擾能力的同時，具有較高的電催化性能，極大提高了材料的靈敏度和應用廣泛性。

技術領域

本申請屬于生物技術領域，尤其涉及一種抗干擾電催化材料及其制備方法與應用。

背景技術

電化學生物傳感器通過與待測物質發生反應并產生與待測物質濃度成正比的電信號來工作，電化學生物傳感器的選擇性通常由酶的特異選擇性來提供，但是在體液等復雜環境下，體液中與待測物質共存的電活性物質也會在傳感器電極上產生信號，造成干擾，干擾信號的存在會引起測定結果的偏差。而尤其是對于某些微量物質的測定，如果存在干擾信號，則會很大程度地影響微量物質的測定準確性。

待測物產生的有用信號與干擾信號的比值稱為信干比。信干比越大，干擾物質產生的干擾信號相對越小，測定結果越準確。因此電化學傳感器的信干比越高越好，一般應不小于10。體液中的各類物質含量均需維持在一定的含量水平，同一類體液中，電活性干擾物質含量一定的情況下，一般而言待測組分含量越高信干比越大，含量越低信干比越小。因此采用電化學生物傳感器檢測體液中的微量物質，信干比常常遠低于10，不能滿足實際需求。因此現有電化學生物傳感器需要在提高電催化活性的同時大幅度降低干擾信號，從而極大提高檢測體液中微量物質的信干比。

電化學生物傳感器一般采用各種抗干擾方法降低電活性物質的信號，提高信干比，以保證測量數據的可靠。其中最常用的的抗干擾策略是涂覆聚合物膜，通過膜層的電性排斥或體積排斥作用，阻礙電活性組分的傳質，降低干擾信號。但是，抗干擾聚合物膜在降低干擾信號的同時，也會嚴重降低待測組分的信號，導致信干比較低。然而，針對較低含量的待測物質，現有抗干擾方法的效果較為有限，因為在抗干擾能力一定的情況下，隨著待測物質含量的降低，有用信號降低，而干擾信號不變，造成信干比降低，不能滿足實用要求。

發明內容

本申請的目的在于提供一種抗干擾電催化材料及其制備方法與應用，旨在解決現有電化學生物傳感器應用于微量物質檢測時信干比較低的問題。為實現上述申請目的，本申請采用的技術方案如下：

第一方面，本申請提供一種抗干擾電催化材料，包括載體，以及負載在所述載體上的催化劑；其中，所述載體選自介孔材料，所述催化劑選自貴金屬、貴金屬的氮碳化合物、過渡金屬、過渡金屬的氮碳化合物中的至少一種。

第二方面，本申請提供一種抗干擾電催化材料的制備方法，包括如下步驟：

提供載體溶液，將催化劑前驅體加入所述載體溶液中混合處理，得到催化劑載體前驅體；

將所述催化劑載體前驅體采用水熱法進行熱反應處理后，進行洗滌除雜處理、和干燥處理，得到所述抗干擾電催化材料。

第三方面，本申請提供一種電化學生物傳感器，采用所述抗干擾電催化材料作為反應層制備用于微量物質測定的所述電化學生物傳感器。

本申請第一方面提供的抗干擾電催化材料，該材料以介孔材料作為載體，并通過提供催化劑作為“負載分子”，以恰當的方式填充于介孔內，形成“介孔-催化劑負載分子”體系，由于催化劑選自貴金屬、貴金屬的氮碳化合物、過渡金屬、過渡金屬的氮碳化合物中的至少一種，基于金屬的種類不同，其外層電子的排布狀態不同，通過與介孔材料的相互配位作用，提高了介孔載體材料的抗干擾性能；同時催化劑形成了高催化活性的“負載分子”，使得到的抗干擾電催化材料在保持高效抗干擾能力的同時，具有較高的電催化性能，極大提高了該材料的靈敏度，提高了應用的廣泛性。