[发明专利]一种过氧化氢非酶电化学传感器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学传感器领域，尤其是一种用于H₂O₂传感的Ag修饰玻碳电极的制造工艺改进的传感部件。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是生物体系中的一种重要化学物质，它严重影响细胞功能和新陈代谢，高浓度的H₂O₂甚至会引起细胞死亡。在许多酶促反应、蛋白质积聚和抗原-抗体识别过程中常伴随着H₂O₂的产生或消耗，同时也是临床应用、制药工程、食品工业和环境监测中的重要的物质[1-3]。因此，发展准确、灵敏、快速、低成本的H₂O₂检测方法具有非常重要的应用价值。酶传感器通常面临可靠性差、成本高、酶固定程序繁琐等难题，酶活性也很容易受到温度、pH值及毒性物质的影响，所以，非酶传感正在逐渐成为H₂O₂传感器的一个重要方向。

当前文献广泛报道的非酶电极的构建基本上需要分为两步来实现。首先利用化学法制备出具有生物催化活性的纳米催化剂，然后将其滴涂或旋涂到工作电极上放在室温下自然干燥。在此过程中往往需要加入聚苯胺、萘酚等导电聚合物粘结剂以防止催化剂的脱落[4-7]。当前这种常用的电极构建方法主要存在三点不足：(1)化学法制备的催化剂表面会吸附较多的有机物分子或杂质离子而很难去除，从而会影响修饰电极的催化活性和灵敏度。(2)催化剂若滴涂或旋涂到电极表面很容易发生聚集而降低电极的有效催化面积及影响其催化活性；(3)聚合物粘结剂的使用在一定程度上会阻碍催化剂与电极之间的电子传递，并且粘结剂在测量电势下可能会发生副反应而影响实验结果。因此，如何在不使用导电聚合物粘结剂的情况下将催化剂牢固的固定到电极表面并保持良好的分散性仍是要解决的关键问题。此处催化剂可以是金、银、铂、钯、铱等多种贵金属纳米颗粒，特别是Ag颗粒，由于其良好的生物相容性、导电性和催化性能,并且纳米颗粒的高活性、特异性、极微小性等特点与电化学生物传感器所要求的多功能、微型化、高速化相对应，在电化学生物传感器中受到了广泛关注。2005年，Welch等人[8]利用电沉积方法在玻碳电极上沉积单分散的Ag纳米粒子，首次尝试将其应用于非酶H₂O₂检测。实验显示，在0.05mol L^-1，pH=7.4的缓冲溶液中，该传感器能在较低还原电位（-0.68V vs.SCE.）检测双氧水，检测线可达2.0×10^-6mol L^-1。2006年，Gao等人[9]先用文献报道的方法获得碳纳米管-Ag复合物(MWCNTs-Ag)，然后将其修饰到Au电极上构建H₂O₂非酶传感器。实验显示，Ag颗粒能有效提高MWCNTs对H₂O₂的催化活性及灵敏度，响应电流从相应浓度的几微安增强到几百微安。2011年，Liu等人[10]先以氧化石墨烯和硝酸银为原料，以卞胺为稳定剂和还原剂制备Ag-石墨烯复合物，然后将其修饰在玻碳电极上用于非酶检测H₂O₂，该传感器对H₂O₂的检测限为3.1310^-5M。但是这些文献中已报道方法制备的催化剂易聚集，易脱落，必须使用导电粘结剂。

参考文献：

[1]Kumar S A,Wang S F,Chang Y T.Poly(BCB)/Au-nanoparticles hybrid film modified electrode:Preparation,characterization and its application as a non-enzymatic sensor[J].Thin Solid Films,2010,518(20):5832-5838.