[发明专利]一种在电化学电极表面固定三联吡啶钌的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电化学发光检测领域，具体涉及一种在电化学电极表面固定三联吡啶钌的方法。

背景技术

石墨烯是由碳原子构成的二维晶体，碳原子排列与石墨的单原子层一样，石墨烯因其优良的机械性能、热力学特性和导电能力已在许多的领域得到研究和应用，包括作为优良的电极材料。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体，每个碳原子均为sp²杂化，并贡献剩余一个p轨道上的电子形成大π键，可以通过π-π作用吸附一些物质。此外，巨大的比表面积，也使其能作为一种优良的载体固定多种物质。

电化学发光(Electrochemiluminescence，ECL)是化学发光和电化学共同作用的结果，是指基态分子通过参与电化学反应获得能量后跃迁到激发态，激发态再回到基态时发光的现象，具有检测装置简单、灵敏度高、可控制反应程度等优点。自从1972年Bard等报道三联吡啶钌电化学发光以来，三联吡啶钌电化学发光因其自身的高强度、无背景的特点使电化学发光成为了高灵敏的分析方法，还有一个重要的特点就是三联吡啶钌的可再生性：即经过一个发光过程，三联吡啶钌可以回到原始状态，从而无论从经济上考虑还是实验的方便性上，三联吡啶钌具有很好的循环使用性能。基于这些优点，将三联吡啶钌或其衍生物固定化在电化学电极表面用于电化学发光检测得到广泛的应用研究。目前，通过合成不同的材料、不同的方法进行固定三联吡啶钌已得到广泛应用。20世纪90年代，Bard小组使用Langmuir-Blodgett膜及自组装技术，成功的将三联吡啶钌固定在电极的表面。Nieman小组使用离子交换膜Nafion作为粘附材料将三联吡啶钌修饰在电极表面。Dong小组利用层层自组装及SiO₂膜来固定三联吡啶钌。但这些方法有明显的不足，比如使用离子交换膜制备的电极导电性能较差，后期Dong小组通过加入导电性能良好的碳纳米管，但效果仍不太理想，另外，通过这种方法制备的电化学传感器的发光性能低，稳定性不好。通过自组装的方法进行固定时，要求在膜表面和三钌吡啶钌上带上不同电性，其操作烦琐，稳定性也不好。SiO₂虽然能够较稳定的固定三联吡啶钌，但其不导电严重影响了传感器的发光性能。

发明内容

本发明的目的是开发一种在电化学电极表面固定三联吡啶钌的方法。

本发明利用在电化学电极表面上化学还原氧化石墨烯生成导电性能优良的石墨烯膜，石墨烯膜能牢固的附着在电极表面，同时通过π-π作用将三联吡啶钌稳定固定在电极的表面。通过在清洗过的电极表面滴上5-15微升1-3克/升的三联吡啶钌溶液，常温下自然干燥；之后，5-15微升0.1-0.4克/升的氧化石墨烯溶液滴在该电极的表面，常温下自然干燥。然后，5-15微升水、肼和氨水体积比为：100：0.4-1：0.8-4的肼溶液，或20-50克/升牛血清蛋白，或1×10^-3-1×10^-2摩尔/升溴化氢溶液作为还原剂滴在该电极的表面，在25-30℃下干燥12-24小时；；最后，用水小心清洗电极，得到表面含有三联吡啶钌-石墨烯膜修饰的电化学发光传感器。

本发明所述的方法包括：石墨烯膜是由石墨烯在电极表面通过化学还原氧化生成，并用于固定三联吡啶钌及作为基底材料在其表面负载上各种酶、金纳米粒、铂纳米粒。

本发明所述的方法包括：所用的电极为：ITO电极、碳基电极、玻碳电极、石墨电极。

相比与其他的方法，本方法操作简单、费用低廉。本方法制备的电化学发光传感器具有良好的电化学发光性能及优异的稳定性。此外，本方法中，石墨烯膜即用于固定三联吡啶钌，又作为基底使该电化学发光传感器负载上酶或纳米粒，因此本方法制备的电化学发光传感器应用前景广阔。

附图说明

图1 使用石墨烯固定三联吡啶钌各步骤的原子力显微镜图。(A)为三联吡啶钌溶液干燥后得到的电极表面。（B）为在（A）上再滴加氧化石墨烯溶液干燥后的氧化石墨烯片层图。（C）为在（B）上再滴加还原剂，把氧化石墨烯还原成石墨烯并固定上三联吡啶钌的石墨烯片层图。（D）为不吸附任何物质的氧化石墨烯片层图。

图2 按本方法得到的玻碳电极在磷酸缓冲溶液中的循环伏安图。（a）为按本法制备的电化学传感器，（b）为修饰前的玻碳电极。

图3按本方法得到的电化学传感器对含有三丙胺（浓度为1×10^-4摩尔/升）连续8次检测的电化学发光响应。内图为三丙胺的标准曲线。