[发明专利]基于贵金属合金/碳复合材料的超氧阴离子传感器的制备

说明书

【技术领域】

本发明涉及传感器技术领域，具体地说，是一种基于贵金属合金/碳复合材料的超氧阴离子传感器的制备。

【背景技术】

活性氧(ROS)在生物体衰老、疾病、免疫代谢与细胞信号传导等过程中都起着重要的生理功能。其中，超氧阴离子自由基(O₂^·-)是一种重要的ROS，它会对生物分子造成损伤，但同时在细胞信号传导过程中有信号通路作用。由于自由基较为活泼，存在寿命短，因此，建立高效、可靠的定性定量检测方法仍是一个难点。

电子自旋共振、分光光度法、化学发光法、色谱法以及电化学法常用于O₂^·-的检测。相比其他检测方法，电化学法操作快捷、仪器费用低廉、便携性强、有很高的选择性、灵敏度以及很好的稳定性及重现性受到大家的关注。近年来研究较为广泛的是将铜-锌超氧化物歧化酶(Cu-Zn SOD)固定在电极表面构建酶传感器。然而，由于酶的活性中心被表面蛋白质覆盖，对SOD与电极间的电子传递造成了较多困难。此外，酶容易失活，对使用环境要求较高，为酶电极的制备、使用和储存带来诸多不便。为了能够增加酶电极的使用寿命，提高电极与酶之间的电子传递能力，大量的纳米材料被制备以及研究，用于酶的固定。

碳材料(石墨片、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和碳球等)有较大的比表面积，较好的生物相容性，常被用来构建电化学传感界面。碳材料不仅可以增强生物分子的电化学活性，而且可以提高酶活性中心的电子转移反应，是酶的理想载体。然而，其催化性能较低，在实际应用受到限制。金属纳米颗粒，尤其是一些双金属纳米颗粒由于拥有金属间的协同作用收受到广泛关注。双金属纳米颗粒的协同作用使得其化学性质以及催化性能都优于单金属纳米颗粒。在这些双金属材料中，贵金属材料如铂(Pt)、钯(Pd)、金(Au)、银(Ag)等本身生物相容性较好，其相互将形成的合金同样具有良好的生物相容性，能够与其他材料(碳材料)形成复合物，构成一个友好的电化学传感界面；此外，金属与金属间相互的协同作用，赋予贵金属双金属材料有更好的催化性能，比如铂-钯纳米颗粒对于过氧化氢的还原，葡萄糖的氧化等有很好的催化效果。

目前制备的SOD传感器由于缺乏友好的固酶界面，其灵敏度低，线性范围窄，研究人员尝试使用碳材料以及合金材料作为酶的载体延长酶电极使用寿命，提高传感器的灵敏度。但据我们所知，国内外并没有使用贵金属合金/碳材料复合物去构建超氧阴离子自由基传感器的报道。因此，使用贵金属合金/碳材料复合物发明一种线性范围宽、灵敏度高、响应时间短、稳定性以及重复性好的O₂·-传感器，对O₂·-进行准确、方便的定性、定量检测有着重要的意义和实际应用价值。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于贵金属合金/碳复合材料的超氧阴离子传感器的制备。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于贵金属合金/碳复合材料的超氧阴离子传感器的制备方法，其具体步骤为：

(1)贵金属合金/碳材料复合物的制备：

以碳材料为载体，将贵金属合金材料通过化学反应负载到碳材料表面，形成催化性能良好的贵金属合金/碳材料复合物；

(2)生物传感器的制备：

将材料修饰到电极表面，形成一个生物相容性良好的电化学界面，然后将超氧化物歧化酶固定在电极表面；得到超氧阴离子自由基传感器。

一种基于贵金属合金/碳复合材料的超氧阴离子传感器的制备方法，其具体步骤为：

(1)贵金属合金/碳材料复合物的制备的具体步骤如下：

取表面官能团化后的碳材料10mg分散在20mL乙二醇与20mL超纯水中超声待用；随后依次在上述溶液中加入300mg柠檬酸三钠以及不同摩尔比的两种贵金属前驱物；超声30min后用NaOH溶液调节溶液pH值至10；混合溶液通N₂除氧30min后于80～140℃反应7～10h；产物用水洗涤至中性，45℃真空干燥12～24h，得到贵金属合金/碳材料复合物。

所述的贵金属合金材料为铂钯，铂金，铂银，钯金，钯银和金银合金材料中的一种或几种。

所述的碳材料为石墨片，石墨烯，碳纳米管，碳纤维和碳球中的一种或几种，优选为碳纳米管或石墨片。

所述的化学反应是指水热还原，化学还原和电化学还原中的一种或几种。

所述的贵金属前驱物是指氯金酸及其盐类化合物，氯铂酸及其盐类化合物，硝酸银以及氯钯酸钠/钾中的一种。