[发明专利]基于激光诱导性石墨烯-贵金属纳米复合物的过氧化氢无酶传感器的制备方法

说明书

一种基于激光诱导性石墨烯‑贵金属纳米复合物的过氧化氢无酶传感器的制备方法，属于电化学传感器及新型纳米功能材料技术领域。步骤为：首先，采用高强度激光束在聚酰亚胺薄膜表面进行雕刻或烧灼后，去除聚酰亚胺薄膜剩余的材料，得到图案化的激光诱导性石墨烯；其次，将激光诱导性石墨烯移入真空磁控溅射装置进行贵金属的溅射，得到激光诱导性石墨烯‑贵金属纳米复合物；最后，以激光诱导性石墨烯‑贵金属纳米复合物为工作电极，与辅助电极、参比电极共同组建过氧化氢电化学传感器。本发明所涉及传感器可实现对含有微量过氧化氢的水溶液进行过氧化氢的快速灵敏检测；材料成本低廉，制造工艺简单，具有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电化学传感器及新型纳米功能材料技术领域，涉及一种基于激光诱导性石墨烯-贵金属纳米复合物的过氧化氢无酶传感器及其制备方法。

背景技术

材料科学的发展给电化学应用领域带来了发展契机，石墨烯材料就是其中的典型代表。石墨烯由于其独特的片层纳米结构、良好的导电性和大的比表面积使得其在纳米电子期间、生物传感、电池、纳米复合物和超级电容等方面具有潜在的应用。目前石墨烯作为二维导电碳载体负载贵金属催化剂成为电催化领域的研究热点。

过氧化氢(H₂O₂)是生物组织中最普遍的分子之一，在细胞内和细胞间的信号传导和调节过程中发挥着重要作用。维持H₂O₂浓度的正常水平对于实现细胞(包括干细胞及其分化后各种躯体功能细胞)的正常活动至关重要，否则可能引发疾病如心血管疾病、肿瘤、大脑损伤与变性等(与干、功能细胞的增殖、分化、老化、损伤密切相关)。因此，开发准确有效的检测H₂O₂技术是非常重要的。迄今为止，已经开发了许多种方法来检测H₂O₂，如荧光法，光谱测定法、化学发光法以及电化学法。目前，由于其灵敏度高，检测限低，便利性高，电化学方法被认为是最有前途的技术。根据酶是否存在，电化学传感器分为酶传感器和非酶传感器。然而，酶的高成本和不稳定性阻止了电化学传感器的发展。因此，简单、可靠、灵敏、快速的无酶传感器具有重要意义。其中，选择高性能的电催化材料和简单、快速、绿色的制备技术是构建过氧化氢无酶传感器的关键技术。

由于贵金属具有优异的化学稳定性，电导率和高电催化效率，因此石墨烯负载的贵金属复合材料受到了特别的关注。目前，已经发展了多种贵金属-石墨烯纳米复合物的制备方法。常规的湿化学还原法往往需要加入还原剂，且制备的贵金属材料纳米尺寸下，容易在石墨烯表面聚集，限制了其电催化性能的发挥和催化剂的利用率，因此往往需要加入表面活性剂、聚电解质或者聚合物以提高贵金属的分散度。常见的电化学方法往往是两步法，即先通过化学法或者电化学方法合成石墨烯，然后将此石墨烯置于贵金属离子溶液中，再通过电化学技术将贵金属物质沉积于石墨烯表面。这种方法步骤繁琐，且沉积的贵金属颗粒仍然很容易局部聚集成其它结构物质，如树枝状纳米沉积物，影响催化剂的性能。因此，发展和设计工艺流程更为简单、绿色、快速且能保证石墨烯表面负载贵金属催化剂颗粒的高分散度对构建高性能的过氧化氢无酶电化学传感器具有十分重要的意义。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种基于激光诱导性石墨烯-贵金属纳米复合物的过氧化氢无酶传感器，其具有响应快速、检测限低、灵敏度高的特点，对过氧化氢的检测具有潜在的应用前景；过氧化氢无酶传感器的制备方法简单，且没有使用有毒有害的化学试剂、绿色无污染，能够快速实现贵金属米粒子在激光诱导性石墨烯表面的均匀分散。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于激光诱导性石墨烯-贵金属纳米复合物的过氧化氢无酶传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照实际需要的电极图案，采用高强度激光束在聚酰亚胺薄膜表面进行雕刻或烧灼，形成多层石墨烯泡沫结构；去除聚酰亚胺薄膜剩余的材料，得到实际需要的图案化的激光诱导性石墨烯。