[发明专利]一种榕树叶基生物质多孔碳的制备方法及其在蛋白质（酶）传感器中应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种榕树叶生物质多孔碳材料修饰的蛋白质电化学传感器(CTS/Hb/多孔碳/CILE)的制备方法及电催化应用，涉及多孔碳材料制备和电化学蛋白质（酶）传感器领域。

背景技术

碳材料具有优良的耐热性能、高导热系数、良好的化学惰性、高电导率等优点，是重要的结构材料和功能材料。随着化石资源日益枯竭和环境污染问题的加剧，开发可再生资源并将其转化为能源与环保材料具有重要的现实意义。生物质是可再生资源，是碳材料重要的前驱体，利用生物质原料制备各种碳材料，可以降低碳材料生产成本，实现碳材料的可持续发展，同时，生物质碳材料具有良好的光学、电学、催化及其他理化性质，在光催化、太阳能电池、电化学传感器、催化剂、超级离子材料和锂离子电池等领域具有很广泛的应用。海南地区榕树分布广泛，榕树叶廉价易得，可作为生物质碳材料的优选来源。

血红蛋白(Hb)是动物体内血液中储存氧和运输氧的主要蛋白，其结构中存在的铁卟啉能与氧分子可逆结合，参与生物体内的传输氧气和传递电子等重要活动，在生命体活动中有重要的作用。以氧化还原蛋白质的直接电化学理论为基础构建的电化学生物传感器，在研究探索生命体的生理作用机理、生物体氧化还原过程热力学和动力学等方面具有极其重要的意义。以石墨粉、憎水性粘合剂和离子液体混合而制备的离子液体碳糊电极，具有灵敏度高、导电率高、电化学窗口宽、无毒易制作、成本低廉、表面易更新等优点，因此在电化学分析中应用广泛。

本发明以榕树叶为碳源采用高温碳化法制得榕树叶基多孔碳，离子液体碳糊电极(CILE)为基底电极，采用滴涂法在其表面负载榕树叶基多孔碳材料和Hb混合液，自然晾干后再涂布壳聚糖（CTS）成膜固定制得修饰电极(CTS/Hb-多孔碳/CILE)，求解了相关电化学参数，该修饰电极对TCA具有良好的电化学催化活性，可应用于TCA的含量分析。

发明内容

本发明涉及一种榕树叶基生物质多孔碳的制备方法及其在蛋白质（酶）传感器中应用，其特征在于以榕树枯叶为碳源制得榕树叶基生物质多孔碳；将其与氧化还原蛋白质（酶）按一定比例混合，取一定量该混合液涂布于基底电极表面，用壳聚糖成膜固定，制得蛋白质（酶）传感器，研究其对三氯乙酸的电催化作用。

所述生物质多孔碳材料的制备方法包括以下步骤：

(1) 取榕树枯叶若干，洗净，干燥，置于管式炉中，惰性气体保护下高温煅烧碳化1-5小时并自然冷却至室温；

(2) 将碳化后的榕树叶置于1-6 mol/L盐酸中浸泡3-10小时以除去杂质；

(3) 将清洗后的榕树叶多孔碳置于烘箱中烘干，即得榕树叶生物质多孔碳材料。

步骤（1）所述的惰性气体，包括并不局限于高纯氮气、氩气等；

步骤（1）所述的高温煅烧的温度控制程序为，以2-5℃/min的升温速度至300℃，再以8-15 ℃/min的升温速度升温至700-900℃，并高温保持1-5小时，再以8-15 ℃/min降温至300℃，后自然冷却；

步骤（3）中所述的烘干条件为，于60-80℃烘箱中保持8-24小时；

所述榕树叶基生物质多孔碳材料修饰的蛋白质（酶）传感器的制备包括以下步骤：

(1) 配制含10~20 mg/mL 血红蛋白（Hb）和0.5~1.5 mg/mL多孔碳材料的混合液；

(2) 取6~10 μL步骤(1)中所述的混合溶液滴涂在离子液体碳糊电极（CILE）表面，室温自然晾干；

(3) 取4~8 μL壳聚糖（CTS）溶液滴涂于步骤(2)中所述的电极表面，室温自然晾干后，即得电化学酶传感器(CTS/Hb-多孔碳/CILE)。

所述离子液体碳糊电极的制备方法参照已公开的发明专利2016102096493所公布的制备技术，主要包括以下步骤：

(1) 称取质量比为2:1的石墨粉和1-己基吡啶六氟磷酸盐(HPPF₆)，置于研钵中混合并研磨均匀；

(2) 将研磨好的混合物填充入直径为4 mm的玻璃电极管中，内插铜丝作为导线，把电极管中的固体混合物压实，即得CILE；

(3) 使用前将电极表面打磨光滑至镜面。

一种基于榕树叶基生物质多孔碳材料的蛋白质（酶）传感器(CTS/Hb-多孔碳/CILE)的电催化应用，其特征在于应用于三氯乙酸(TCA)的快速分析检测，主要包括以下步骤：