[发明专利]一种检测过氧化氢的电化学传感器及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测过氧化氢的电化学传感器及其制备方法。

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，高浓度过氧化氢甚至会引起细胞死亡。许多酶能够催化底物产生过氧化氢，因此酶活性、酶底物浓度(葡萄糖、乳酸、谷氨酸和尿酸等)能够通过测定产生过氧化氢的量进行检测（Analytical biochemistry，2005，340:66-73）。另外在许多酶促反应、蛋白质积聚和抗原-抗体识别过程中也伴随着过氧化氢的生成或消耗。过氧化氢的检测在环境、食品以及其他领域也具有重要的意义，例如：过氧化氢在食品包装、食品纤维等方面用作消毒杀菌剂，由于其在食品行业广泛的应用，为有效降低安全风险，必须对过氧化氢的残留浓度进行有效监测。因此，迫切需要建立一种灵敏度高、快速有效的检测过氧化氢的方法。

目前已经被实际应用的几种检测过氧化氢的方法有：化学发光法、分光光度法、滴定法、荧光测定法、生物酶测定法。上述方法整体比较耗时，干扰物质影响大，不能够自动检测。另一方面，虽然许多酶促过氧化氢测定法具有良好的灵敏度和选择性，但是它们对测定环境要求苛刻和制备价格相对昂贵。电化学方法由于具有响应速度快、成本低廉、灵敏度高、方法简便等特点而成为了一种非常具有竞争力的检测过氧化氢的方法。

碳纳米管（CNT）是一种独特的中空一维量子材料，具有良好导电性、化学稳定性和生物相容性，同时碳纳米管电子传递速率快、吸附能力强，已广泛应用于电化学传感器和生物传感器等各个领域。碳纳米管端口化学活性高，对于过氧化氢还原具有一定的电催化作用，可以实现良好的重现性和可再生性。另一方面，碳纳米管拥有很大的比表面积，能负载较多的贵金属催化剂，进而提高催化剂的利用效率，有效地促进过氧化氢还原的电化学催化反应的进行。因此，利用碳纳米管独特的电化学性质对一些材料进行负载和修饰进而制备性能更好的纳米复合新材料是当前研究的热点。近年来，银纳米粒子由于其良好的生物相容性、优良的化学性能、导电性和电催化性能在电化学传感器中备受关注。较单一的金属催化剂而言，负载型金属催化剂将金属纳米粒子均匀的固定在比表面很高的材料上，从而具有更高的催化活性和稳定性。一方面，这种负载型催化剂能通过有效的提高金属表面积来提高其催化活性。另一方面，将金属纳米粒子固定在载体上能有效的防止金属纳米粒子的团聚，从而长时间保持催化活性，提高催化剂的稳定性。此外将金属纳米粒子均匀的固定在载体表面，还能减少催化剂的用量，从而降低成本。

本发明专利将具有良好导电性和高负载能力的碳纳米管与多巴胺辅助合成的纳米银进行复合制得了单臂碳纳米管-聚多巴胺-纳米银功能复合材料，该材料保持了CNTs和Ag纳米粒子优异的物理和化学性能，对过氧化氢的电化学催化还原能力得到增强。两者的协同作用使得所制得的检测过氧化氢的电化学传感器该生物传感器具有灵敏度高、稳定性好和响应时间短等优点，该传感器被成功地应用于过氧化氢的测定。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测过氧化氢的电化学传感器及其制备方法电化学传感器的制备方法。

本发明提供的电化学传感器，由玻碳电极和碳纳米管-聚多巴胺膜-银纳米粒子复合材料组成；

其中，所述电极的表面被所述碳纳米管-聚多巴胺膜-银纳米粒子复合材料覆盖；

所述碳纳米管-聚多巴胺膜-银纳米粒子复合材料由内外两层组成；

其中，构成内层的材料为碳纳米管；

构成外层的材料为聚多巴胺膜-银纳米粒子复合物，其中，所述银纳米粒子均匀分散于所述聚多巴胺膜中；

所述聚多巴胺膜为由式I所示聚多巴胺构成的膜：

所述式I中，n为30-1000，具体为30-300或30-250；

所述电极为玻碳电极或ITO电极。

上述传感器中，所述碳纳米管-聚多巴胺膜-银纳米粒子复合材料中，碳纳米管为单臂碳纳米管；

所述碳纳米管的外径为5-20nm；内径为0.8-15nm；长度为5-30μm，具体为30μm；

外层的厚度为1-50nm，具体为15、20、15-20nm；

银纳米粒子的粒径为20-50nm，具体为20-30或40-50nm。

上述传感器也可为按照如下方法制备而得的产品。

本发明提供的制备电化学传感器的方法，包括如下步骤：

将所述碳纳米管-聚多巴胺膜-银纳米粒子复合材料的水分散体系滴加到电极上，待溶剂挥发后，得到所述电化学传感器。