[发明专利]一种电极表面修饰材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及电极表面修饰材料，尤其涉及聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯负载镍纳米粒子(PVP-GR/NiNPs)分散于壳聚糖(Chitosan)溶液中形成的一种混悬液(PVP-GR/NiNPs/Chit)。

背景技术

葡萄糖是非常重要的一种化合物，人体血液中含有一定浓度的葡萄糖，简称血糖，在正常情况下血糖保持动态平衡，波动在70～140mg/dl(3.9～7.8mmol/l)之间。对血糖浓度的传感和监测对人类健康与疾病的诊断具有十分重要的意义。对葡萄糖的传感与检测一直是电化学与生物传感器研究的热点问题。根据电化学传感器中是否加入酶将其分为酶型葡萄糖电化学传感器和非酶葡萄糖电化学传感器。酶型葡萄糖传感器具有很好的选择性和高的灵敏度，但是其价格昂贵、酶自身热力学和化学不稳定性限制了它们的发展。因此，非酶的葡萄糖传感器的研制成为研究中的另一个热点。近年来，随着纳米科技的发展，越来越多的纳米材料包括：Pt、Au、Pd、Ni、Mn、Cu、Fe等金属及其合金纳米粒子和碳纳米管、石墨烯等电极基底材料被应用到电化学葡萄糖传感器中，使非酶葡萄糖传感器具有了稳定性高、灵敏度高、选择性好等优点。其中镍基的纳米材料在非酶的葡萄糖探测中显示出了很高的催化活性和较好的稳定性，并且价格便宜，已经成为一种极具发展前景的无机纳米材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电化学检测葡萄糖的电极表面修饰材料及其制备方法，该材料检测灵敏度高，制备工艺简单，成本低廉。

本发明提供的一种电极表面修饰材料，通过如下步骤的方法制得：

1)聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯(PVP-GR)的制备：

将聚乙烯吡咯烷酮、氧化石墨烯加入二次水中，电磁搅拌5-20min之后，搅拌状态下加入氨水和水合肼，所述的氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮、氨水、水合肼和二次水的质量比为1:0.8-1.2:0.008-0.012:0.003-0.004:3000-5000(优选1:1:0.01:0.0032:4000)，置于40-80℃(优选60℃)水浴中电磁搅拌反应2-4小时(优选3.5小时)；

室温下，11000-13000rpm，离心15-25min，弃上清，加入二次水得到0.5mg/ml的聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯(PVP-GR)黑色混悬液；

2)PVP-GR负载镍纳米粒子(PVP-GR/NiNPs)复合物的制备：

室温下，将步骤1)制得的PVP-GR混悬液，加入二次水、醋酸镍，搅拌5-20min之后，在搅拌状态下缓慢加入新配制的硼氢化钠，所述的PVP-GR、醋酸镍、硼氢化钠和二次水的质量比为1:20-100:10-50:8000-12000(优选1:25:11.4:10000)，继续搅拌20-40min，得到PVP-GR负载镍纳米粒子(PVP-GR/NiNPs)黑色混悬液；

3)室温下，将步骤2)制得的PVP-GR/NiNPs混悬液3000-4000rpm，离心5-10min，弃上清，加入0.1-0.3％壳聚糖(Chitosan)溶液，超声10-20min得到稳定的黑色PVP-GR/NiNPs/Chit混悬液，此混悬液用于电极表面修饰。

一种用于电化学检测葡萄糖的电极，其表面修饰步骤3)得到的PVP-GR/NiNPs/Chit复合物。所述的电极为玻碳电极。

与现有技术相比，本发明的PVP-GR/NiNPs/Chit复合材料可用于葡萄糖的电化学分析检测，检测灵敏度高，线性范围宽，重现性好，成本低廉，制备过程在常温常压下进行，方法简单可行。

附图说明

图1本发明制备的PVP-GR/NiNPs/Chit的x射线光电子能谱图。

图2本发明制备的PVP-GR/NiNPs/Chits修饰的玻碳电极在不同浓度葡萄糖溶液中电流响应图。

图3本发明制备的PVP-GR/NiNPs/Chits修饰的玻碳电极检测葡萄糖的标准曲线图。

具体实施方式

电极表面修饰材料PVP-GR/NiNPs/Chit混悬液的制备及葡萄糖的测定。

1.聚乙烯吡咯烷酮功能化石墨烯(PVP-GR)的制备：

(1)1mg/ml聚乙烯吡咯烷酮、1mg/ml氧化石墨烯各2.5ml加入4.89ml二次水中，电磁搅拌20min之后，搅拌状态下加入25％的氨水100μl和80％水合肼10μl，置于60℃水浴中电磁搅拌反应3.5小时。