[發明專利]一種柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極及其制備方法和在生物傳感器中的應用

在審

• 申請號: 202211230576.8
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115586232A
• 公開（公告）日: 2023-01-10
• 發明（設計）人: 李紅姬;孫宇曉;李明吉;陳政;翟妮妮;周寶增;軒秀巍
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;C01B32/186
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇

1.一種柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，在打磨清洗后的鉭絲上滴加飽和硫酸銅溶液，然后紅外照射使其分解為CuO并均勻附著在鉭絲上，得到鉭微絲表面附著銅催化劑的前驅物，稱為CuO/鉭絲；

步驟2，使用EA-HFCVD設備，在甲烷/氫氣的還原作用下，使所述CuO/鉭絲表面的CuO還原為Cu，獲得Cu納米粒子/鉭微絲；

步驟3，使用EA-HFCVD設備，以甲烷作為碳源，在所述Cu納米粒子/鉭微絲表面生長石墨烯，鉭微絲表面形成銅摻雜的垂直生長石墨烯，得到柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極。

2.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，所述鉭絲的直徑為0.2～0.6μm，所述鉭絲的長度為2～4cm。

3.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，飽和硫酸銅溶液的滴加體積為1～1000μL。

4.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟1中，利用紅外燈進行紅外照射，紅外照射的功率為285W，照射時間為15～30min。

5.如權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟2中，截取鉭絲，掛在EA-HFCVD設備內的熱絲銅架中間，在鉭絲兩端插入鉬棒，然后將CuO/鉭絲放入樣品臺，距離懸掛的鉭絲0.8-1cm，抽真空使EA-HFCVD設備內腔室壓強至真空度10～15Pa，使用氫氣排掉氣路和腔室內余氣，繼續抽真空10Pa以下，通入甲烷10～50sccm，氫氣100～500sccm，待腔室內壓強達到1862～1995Pa時打開交流燈絲電源，將電壓設置為8～10V，電流調節為110～120A，待壓強穩定在4921～5054Pa時，開始計時，并調節抽氣閥門使壓強保持恒定15～30min，此時燈絲溫度在1000～1250℃左右，在甲烷/氫氣的還原作用下，使CuO還原為Cu，獲得Cu納米粒子/鉭微絲。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，將甲烷流量調節至6～8sccm，氫氣流量調節至40～60sccm，調節腔體真空度為372～425Pa，調整直流偏壓電源，電壓和電流分別調整為10～30V和3～5A，控制基底溫度在800～1000℃左右，保持1～15分鐘，得到柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極。

7.利用如權利要求1-6中任一項所述制備方法得到的柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極。

8.如權利要求7所述的柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極作為電化學傳感器在檢測腎上腺素和/或2-氨基腺嘌呤核苷中的應用。

9.如權利要求8所述的應用，其特征在于，所述檢測包括定性檢測和定量檢測。

10.如權利要求9所述的應用，其特征在于，所述腎上腺素和/或2-氨基腺嘌呤核苷的檢測方法，包括以下步驟：

步驟s1，將所述柔性銅摻雜垂直石墨烯微電極作為傳感元件即工作電極，鉑絲或鉑片作為對電極，鈦絲、飽和甘汞或Ag/AgCl電極作為參比電極，構成三電極體系；將三電極體系的接口與電化學工作站連接，三電極體系的前端探頭浸入標準溶液或未知待測液，構造電化學檢測系統；

步驟s2，以pH 7.4的磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉混合溶液作為緩沖劑，分別配置不同濃度的腎上腺素和腺嘌呤核苷的標準溶液，上述三電極體系電化學傳感器依次浸入以上不同濃度和不同成分的標準溶液里，依次記錄差分脈沖伏安法測出電位-電流曲線；

步驟s3，分析DPV曲線的峰電位及峰電流值，峰電位用作定性依據，峰電流作為定量依據，以標準溶液濃度為橫坐標，峰電流為縱坐標繪制濃度-峰電流的相關曲線，對該曲線進行線性擬合，獲得被測物的標準工作曲線及線性回歸方程；

步驟s4，對于未知樣品，使用該傳感器記錄DPV曲線，根據峰電位識別分析物成分，峰電流則代入由標準溶液建立的線性回歸方程，給出對應峰電流的腎上腺素和/或2-氨基腺嘌呤核苷的實測濃度。