[发明专利]一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器，其特征在于：所述传感器由参比电极、对电极及修饰后的工作电极组成，所述修饰后的工作电极由工作电极及固化在工作电极表面的物质识别膜组成，其中，所述物质识别膜由氮掺杂石墨烯复合材料及全氟磺酸树脂组成。

2.根据权利要求1所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器，其特征在于：所述的工作电极为玻碳电极，参比电极为银/氯化银电极，对电极为铂片电极。

3.权利要求1或2所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于包括如下制备步骤：

(1)对工作电极进行表面预处理；

(2)制备氮掺杂石墨烯复合材料；

(3)将步骤(2)的氮掺杂石墨烯复合材料制备成氮掺杂石墨烯复合材料分散液，然后与全氟磺酸树脂溶液混合均匀得复合溶液；

(4)将复合溶液滴加到步骤(1)的电极表面，室温晾干，得到基于氮掺杂石墨烯的无酶修饰工作电极；

(5)将基于氮掺杂石墨烯的无酶修饰工作电极与参比电极和对电极组成三电极体系，得到所述基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器。

4.根据权利要求3所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的表面预处理过程如下：将工作电极的表面依次用直径为0.3μm和0.05μm的Al₂O₃粉末抛光成镜面，再用水冲洗；然后依次在无水乙醇和水中超声清洗1min，取出用水洗净，晾干；然后置于0.5mol/L H₂SO₄溶液中，在-0.3～1.5V下进行电化学氧化还原，活化电极并将电极表面残留物除去。

5.根据权利要求3所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述氮掺杂石墨烯复合材料通过如下方法制备：将氧化石墨加入到去离子水中超声剥离1～4h，然后加入FeCl₃·6H₂O溶液和吡咯单体，搅拌1～2h混合均匀后加入到水热反应器中，在120～240℃条件下水热还原8～24h后取出，冷冻干燥，然后在氮气保护条件下于400～600℃高温处理1～2h，得到所述氮掺杂石墨烯复合材料。

6.根据权利要求5所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨通过如下方法制备：0～4℃条件下，往浓H₂SO₄中依次加入清洗后的石墨粉、NaNO₃和KMnO₄，搅拌反应90min至溶液呈紫绿色；然后升温至30～40℃搅拌反应90min，溶液依然呈紫绿色；再升温至70～100℃，加入去离子水和双氧水反应至溶液变成金黄色；将反应后的溶液用去离子水洗涤、离心、过滤，所得固体产物用去离子水超声清洗、干燥，得到所述氧化石墨。

7.根据权利要求6所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于所述清洗后的石墨粉通过如下方法制备：将天然鳞片状石墨粉加入到蒸馏水中，然后加入浓盐酸，在60～80℃水浴中加热并搅拌2h，真空抽滤后，依次用蒸馏水、丙酮、乙醇清洗，清洗完毕后，放入真空干燥箱中100℃烘干，之后用玛瑙研钵研磨成粉状备用。

8.根据权利要求3所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述氮掺杂石墨烯复合材料分散液的浓度为0.5～10mg/mL；所述全氟磺酸树脂溶液的pH值为7.0；所述氮掺杂石墨烯复合材料分散液与全氟磺酸树脂溶液混合的体积比为1:1。

9.根据权利要求8所述的一种基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器的制备方法，其特征在于：所述氮掺杂石墨烯复合材料分散液采用体积比为4:1的水和无水乙醇为分散溶剂，所述全氟磺酸树脂溶液由0.1mol/L NaOH溶液调节。

10.权利要求1或2所述的基于氮掺杂石墨烯的无酶传感器在过氧化氢检测中的应用。