[发明专利]一种圆盘式漆酶传感器电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆盘式漆酶传感器电极及其制备方法。

背景技术

酚类物质是农药、香料、医药、染料以及聚合物等行业的副产品，毒性较大，对环境和人体的危害极大。电化学漆酶传感器能够方便、快速地检测废水中的酚类物质，因此构建高性能的漆酶传感器在环境监测和检测方面具有重要的意义。

固定化漆酶所使用的载体材料和固定化方法直接决定漆酶传感器的稳定性、灵敏度以及检测限等性能。壳聚糖由于具有良好的生物相容性被广泛用于固定化酶。然而，壳聚糖低的电导率以及弱的吸附能力导致固定化酶电极的灵敏度较低。固定化酶方法通常包括溶剂蒸发法、交联法以及凝胶法等。然而，采用壳聚糖作为固定化材料，用上述固定化方法固定化酶时需要加入戊二醛交联剂才能较好的固定化酶，因此会降低酶的活性；另外通常通过传统的滴涂法将固定化酶滴涂在电极表面制备敏感膜，电极基体与敏感膜的结合力差，敏感膜厚度不可控，导致电极稳定性差。

为了克服以上问题，本发明通过苯醌电化学还原诱导沉积的方法在不锈钢圆盘电极表面制备了负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子敏感膜，利用电化学沉积的方法直接将敏感膜沉积在电极表面，敏感膜厚度可调控，敏感膜与电极基体之间的结合力强，不易脱落。同时利用纳米金属颗粒高电导率、比表面积大、吸附能力强以及可以很牢固地吸附酶等生物大分子的特性结合壳聚糖良好的成膜性能和生物相容性，克服漆酶传感器灵敏度低、稳定性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆盘式漆酶传感器电极及其制备方法，该电极对酚类物质具有很好的电催化氧化活性，构建的圆盘式漆酶传感器可用于环境中不同酚类物质的检测，具有高的响应灵敏度，宽的线性范围和低的检测限。该制备方法制备的电极敏感膜厚度可调控，敏感膜与电极基体之间的结合力强，不易脱落。

为了达到发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种圆盘式漆酶传感器电极，该电极是由溅射金薄膜的不锈钢圆盘电极和负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子敏感膜组成，敏感膜的厚度为5-10μm。

进一步地，所述不锈钢圆盘电极的组成是316L不锈钢，圆盘直径为1-4mm。

进一步地，所述负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子敏感膜中壳聚糖的分子量为5-10万，金属纳米粒子为金或银纳米粒子。

进一步地，所述负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子敏感膜中漆酶的含量为0.01-0.06mg。

一种圆盘式漆酶传感器电极，包括以下步骤：

1)原位还原法制备壳聚糖-金属纳米粒子溶胶

取0.2-1g分子量为5-10万的壳聚糖溶于50-100mL质量浓度为0.5-2％的醋酸溶液中，超声振荡10-60min。然后将5-20ml质量浓度为0.1-5mg/ml的AgNO₃或HAuCl_4·4H₂O加入到上述壳聚糖溶液中，磁力搅拌20-60min后，逐滴加入5-15ml质量浓度为0.5-2％的柠檬酸钠溶液，用0.1mol/LNaOH调节溶液pH值为6-7，室温搅拌反应4-20h，得到壳聚糖-金属纳米粒子溶胶。

2)壳聚糖-金属纳米粒子固定化漆酶

移取5-50μL上述壳聚糖-金属纳米粒子溶胶加入到2-10ml质量浓度为1-5mg/ml的漆酶溶液中，在1-4℃的冰浴中磁力搅拌24-72h，使漆酶充分固定在壳聚糖-金属纳米粒子胶体中，得到负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子溶胶。

3)圆盘式漆酶传感器电极的制备

将直径为1-4mm溅射有金薄膜的316L不锈钢圆盘电极在麂皮上打磨抛光，经二次蒸馏水反复冲洗、超声、干燥后，置于pH为5.0的PBS中经电化学循环伏安扫描活化20圈。

取5-10ml步骤(2)中负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子溶胶，然后加入对苯醌，溶液中对苯醌质量浓度为5-20mM。将预处理的不锈钢圆盘电极置于上述溶液中，采用三电极工作体系，以铂电极作为对电极，饱和甘汞电极(SCE)作为参比电极，预处理的不锈钢圆盘电极作为工作电极，在-0.05--0.3V的电位下电化学还原10-50min，通过苯醌电化学还原诱导负载漆酶的壳聚糖-金属纳米粒子沉积在电极表面，将电极取出、冲洗、在空气中干燥后，得到圆盘式漆酶传感器电极。

与已有技术相比，本发明的有益成果体现在：