[发明专利]三维石墨烯纳米复合材料的制备及手性识别色氨酸的方法

权利要求书

1.一种三维石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）三维石墨烯的制备：

将30-50mg氧化石墨烯在15-25mL去离子水中超声处理0.5-1小时制得氧化石墨烯分散液，置于容器中；

将70-90mg L-半胱氨酸溶解于氧化石墨烯分散液中，然后滴加400-600μL浓氨水，并搅拌均匀；

最后将上述反应物放于微波炉中反应3-7分钟，得到黑色悬浮液；冷却至室温后，对黑色悬浮液进行抽滤，抽滤过程中用去离子水反复洗涤，冷冻干燥20-30h，得到三维石墨烯粉末；

2）三维石墨烯纳米复合材料的制备：

首先将10-30mg步骤1）中所获得的三维石墨烯粉末在10-30mL去离子水中超声处理20-40分钟，待其完全分散后，加入22-24mg 1-乙基（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐和13-15mg N-羟基琥珀酰亚胺，在室温下机械搅拌2-4小时；

然后在上述反应完的溶液中加400-800mg 羟丙基-β-环糊精，使混合液在50-70℃下机械搅拌2-4小时，得到黑色悬浮液；冷却至室温后，进行抽滤，并用去离子水反复洗涤，最后冷冻干燥20-30小时，得到黑色三维石墨烯纳米复合材料粉末。

2.根据权利要求1所述的三维石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1）中用的是25%的浓氨水，反应物在微波炉中反应5分钟，最后对样品冷冻干燥24小时。

3.根据权利要求1所述的三维石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中三维石墨烯粉末在去离子水中超声处理30分钟。

4.根据权利要求1所述的三维石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中的机械搅拌转速800r/min，且在室温下机械搅拌3小时。

5.根据权利要求1所述的三维石墨烯纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中加羟丙基-β-环糊精后，使混合液在65℃下机械搅拌3小时，最后对样品冷冻干燥24小时。

6.根据权利要求1所述方法制备的三维石墨烯纳米复合材料在电化学手性识别色氨酸中的应用。

7.一种用三维石墨烯纳米复合材料手性识别色氨酸的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）取权利要求1所述方法制备的三维石墨烯纳米复合材料粉末于乙醇与水的混合液中，并超声处理，配成1mg/mL的分散液；然后取5μL三维石墨烯纳米复合材料 分散液滴涂于抛光的玻碳电极表面，烘干，制得三维石墨烯纳米复合材料修饰电极；

2）将三维石墨烯纳米复合材料修饰电极浸入含有 0.1 M KCl、5 mM K₃[Fe(CN)₆]、5mMK₄[Fe(CN)₆] pH 7.0的混合溶液中，分别进行电化学阻抗和循环伏安表征，三维石墨烯纳米复合材料修饰电极表现出低的电化学阻抗值和高的峰电流；

3）将三维石墨烯纳米复合材料修饰电极浸入pH 7.0的1mM色氨酸的PBS缓冲溶液中，进行差分脉冲伏安测试，通过测量 差分脉冲伏安的电流响应信号，从而判断色氨酸的L型与D型；经实验发现三维石墨烯纳米复合材料修饰电极在手性分子L-色氨酸和 D-色氨酸溶液中的电流响应信号有明显的差异，且L-色氨酸的电流响应值高于D-色氨酸的电流响应值；利用这种手性包合差异来区分色氨酸是L型还是D型。

8.根据权利要求7所述的一种用三维石墨烯纳米复合材料手性识别色氨酸的方法，其特征在于，所述步骤3）替换为：将三维石墨烯纳米复合材料修饰电极浸入pH 7.0的1mM 色氨酸的PBS缓冲溶液中，且该色氨酸溶液中含有 0.1 M KCl、5 mM K₃[Fe(CN)₆]、5mM K₄[Fe(CN)₆]），进行循环伏安扫描，通过测量 循环伏安的峰电流值，从而判断色氨酸的L型与D型；经实验发现三维石墨烯纳米复合材料修饰电极在L-色氨酸溶液中的峰电流明显高于在D-色氨酸溶液中的电流值，以此来识别色氨酸是L型还是D型。