[发明专利]一种石墨烯-NiO-聚苯胺非酶传感器

说明书

本发明属于电化学传感器领域，尤其是一种基于Gr‑NiO‑PANI的非酶传感器的制备方法。本发明针对传感器材料、技术方面的落后，提供了一种Gr‑NiO‑PANI的非酶传感器的制备方法。本发明利用电沉积法在电极表面制得Gr‑NiO薄膜，最后通过电聚合得到Gr‑NiO‑PANI复合薄膜，同步对比了Cu₂O、ZnO复合修饰电极对尿素传感器的性能研究，确定Gr‑NiO‑PAN复合材料对尿素传感器具有最好的检测效果。

技术领域

本发明属于电化学传感器领域，尤其是一种石墨烯-NiO-聚苯胺(Gr-NiO-PANI)的非酶传感器的制备方法。

背景技术

自上世纪60年代起，我国首次提出大力发展传感器产业的目标，并开始传感技术的研究与开发的初步探索，历经“六五”到“九五”期间的国家攻关，我国在传感器研究开发、设计、制备及后续的性能优化、实际应用等方面获得显著的进步，形成了初现规模的传感器产业。

非酶传感器作为当今传感器领域的热点，在日常生活中的的工农业、环境污染监测以及生物医学等众多领域有着广泛且重要的应用，由于我国在传感器材料、技术方面的落后，为此急需开展相关方面的研究。电极材料作为电化学检测方法的基础，在传感器的开发方面有着举足轻重的地位。采用电化学传感器对尿素进行定量测试，既避免了使用复杂的仪器，方便快捷，又能降低测试成本，实现精确测定。目前用作修饰载体的材料主要有石墨烯、聚苯胺和各类金属氧化物。其中二元复合材料的研究相对较多，而有关三元复合材料的应用寥寥无几，当务之急就是要找出合适的三元复合材料。

发明内容

本发明与传统的酶传感器相比，导电效率得到提高。修饰电极的材料是非生物类物质，能够有效避免温度，空气，酸碱性等环境因素的影响，有助于提高传感器的使用活性、稳定性以及定向选择性。本发明制备的Gr-NiO-PANI复合材料具有优异的电化学性能，精确的尿素浓度检测在临床诊断、乳制品行业、肥料厂和环境监测方面具备重要意义。化学传感器中的石墨烯，能够提高某些重要分子的电化学响应信号，促进电极与底物间的电子传递。聚苯胺具有导电性好、成本低、化学稳定性好、环境稳定、易于合成等特点，是电化学传感领域中应用最为广泛的导电聚合物。为了获得更高的灵敏度和更低的检测极限，有机和无机半导体复合材料在电化学传感器中获得了很大的关注。因此Gr-NiO-PANI复合材料在非酶尿素传感器中有着很好的应用前景。

本发明所采用的技术方案为：一种以电化学沉积方式制备的Gr-NiO-PANI复合材料，其特征在于：电沉积法在电极表面制得Gr-NiO薄膜，最后通过电聚合得到Gr-NiO-PANI复合薄膜。

上述的电化学沉积方式制备的Gr-NiO-PANI复合材料，其制备方法如下：

(1)将一定比例的浓硫酸和浓磷酸倒入三口烧瓶中；再称取定量的鳞片石墨，加入烧瓶中，然后将称取一定量的高锰酸钾固体加入到上述溶液中连续搅拌，并在水浴条件下，50℃下充分反应12h；12h后将溶液液倒入准备好加入冰块的大烧杯中，再加入20mL的30％的双氧水，上述溶液晾干一夜；次日，将产物通过离心洗涤到中性，得到悬浮液并倒入蒸发皿中，自然晾干，得到氧化石墨。

(2)将步骤1制备的载体分散于60mL去离子水中，得到棕褐色悬浮液。将悬浮液超声分散2h，以得到稳定的氧化石墨分散液。用氨水将分散液pH调至碱性后，将所有的液体倒入水热釜中，于180℃烘箱中反应12h。反应结束后取出反应釜，得黑色固体，之后用去离子水洗涤产品至中性，离心沉淀，冷冻干燥得到还原石墨烯。

(3)将步骤2制备的载体溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，配置成质量分数为0.5％的石墨烯DMF分散液。将分散液超声分散90min待用。