[发明专利]一种基于单壁碳纳米角修饰电极的电化学酶传感器制备及应用

说明书

本发明公开了一种基于单壁碳纳米角修饰电极的电化学酶传感器制备及应用。以离子液体修饰碳糊电极(CILE)作为基底电极，采用滴涂法将单壁碳纳米角(SWCNHs)、肌红蛋白(Mb)和壳聚糖(CTS)依次固定在CILE表面，制备酶传感器CTS/Mb/SWCNHs/CILE。利用电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT‑IR)等技术对电极表面的修饰材料进行表征。采用循环伏安法和示差脉冲伏安法等电化学手段研究了Mb在修饰电极界面上的直接电化学行为，以及所构建传感器对三氯乙酸和亚硝酸钠的电催化行为的实际应用。

技术领域

本发明涉及电化学、电分析化学方面的化学修饰电极领域，以及电化学酶传感器领域。

背景技术

1975年化学修饰电极的问世，突破了传统电化学只限于研究裸电极/电解液界面的范围，开创了从化学形态上人为控制电极表面结构的领域。化学修饰电极是由导体或半导体制作的电极，在电极表面涂敷了单分子的、多分子的、离子的或聚合物的化学物薄膜，借Faratary(电荷消耗)反应而呈现出此修饰薄膜的化学的、电学的或光学的性质。化学修饰电极丰富了电化学的电极材料，其变化奥妙无穷，电极由此带来的奇特效应及潜在的应用价值引起了人们广泛的研究兴趣，很快吸引了化学家从不同角度进行研究，推进了化学修饰电极的迅速发展。

目前电化学酶传感器已发展到第三代，具有简单便携、灵敏度高、检测范围广和检测限低等优点。其原理是以无媒介体的氧化还原蛋白质和酶的直接电化学行为为基础，以酶与电极之间的直接电子转移为检测特征的新型生物传感器，这种传感器无需引入媒介体，与氧及其他电子媒介体无关，因此制作过程相对简单，无外加有毒性物质，是当前最理想的生物传感器。近年来以氧化还原蛋白质直接电化学为基础的第三代无媒介体传感器成为电化学生物传感器研究领域的最重要的发展方向之一。

碳材料具有低成本、宽电位窗口、相对惰性的性能、电催化作用等特点，碳材料电极在电化学方面已经得到了广泛关注。单壁碳纳米角(SWCNHs)是一种新型导电单壁碳纳米管材料，具有大的比表面积和较大的内部空间，气体和液体都很容易浸透到其内部，这些奇异的特性使得它非常适合于用作化学反应的催化剂。目前SWCNHs被广泛的应用在吸附和存储气体、催化剂载体、药物载体、气体传感器、生物传感器和电化学储能等方面。

发明内容

本发明克服了前两代酶传感器的诸多问题，例如线性范围窄、受测定体系的限制、使用介体制作电极过程复杂，且介体有可能污染电极等，通过将肌红蛋白固定在SWCNHs修饰电极表面，制备出第三代电化学生物传感器。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

1. 一种基于单壁碳纳米角修饰电极的电化学酶传感器制备，其特征在于，包括以下步骤：

(1)离子液体修饰碳糊电极的制备

按一定的比例将石墨粉、离子液体和液体石蜡充分混合研磨后，装入内插细铜丝的玻璃电极管内压实，即得离子液体修饰碳糊电极(CILE)，使用前在抛光纸上打磨至镜面；

(2)修饰电极的制备

采用滴涂法将单壁碳纳米角(SWCNHs)修饰在CILE表面，室温晾干后在其表面进一步滴涂肌红蛋白(Mb)，室温晾干后将固定膜壳聚糖(CTS)修饰在电极Mb/SWCNHs/CILE表面，室温晾干待用。按照同样方法制备CTS/CILE、CTS/SWCNHs/CILE、CTS/Mb/CILE等不同修饰电极。

所述的离子液体修饰碳糊电极，其特征在于，离子液体为N-己基吡啶六氟磷酸盐(HPPF₆)，其与石墨粉的质量均为0.8 g，液体石蜡的用量为250 µL。