[发明专利]石墨烯-二茂铁功能化环糊精手性复合材料的制备及应用

说明书

本发明先将氧化石墨烯（GO）用二茂铁（Fc）通过π‑π作用剥离GO，减小GO的团聚效应，增加GO的层间距，得到功能化的GO‑Fc，再在碱性条件下，GO‑Fc和β‑环糊精（β‑CD）进行一锅反应，制得手性复合材料rGO‑Fc‑CD。将手性复合材料rGO‑Fc‑CD修饰在玻碳电极（GCE）表面，形成电化学手性传感界面（rGO‑Fc‑CD/GCE）具有很好的导电性。将手性识别材料修饰电极rGO‑Fc‑CD/GCE置于苯丙氨酸异构体溶液中，利用差示脉冲伏安法进行扫描，由于L‑苯丙氨酸和D‑苯丙氨酸与rGO‑Fc‑CD/GCE作用时，峰电流大小不同，从而可以快速、灵敏的识别苯丙氨酸异构体。

技术领域

本发明涉及一种β-环糊精基手性复合材料的制备，尤其涉及一种石墨烯-二茂铁功能化的环糊精手性复合材料的制备；本发明同时涉及该手性复合材料在手性识别苯丙氨酸对映异构体的应用，属于复合材料技术领域和电化学手性识别领域。

背景技术

手性是生命体无处不在的现象，生命体的主要代谢过程附属于立体化学。L-苯丙氨酸是一种具有生理活性的芳香氨基酸，它是人体和大多数动物基本生物成分的必需氨基酸。L-苯丙氨酸的缺乏会影响体内酪氨酸的合成，导致甲状腺素水平的降低，从而影响其代谢活性。苯丙氨酸羟化酶的缺乏会阻碍氧化反应生成酪氨酸。因此探索有效的方法识别氨基酸异构体至关重要。

β-环糊精是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6~12个D-吡喃葡萄糖单元。β-环糊精是手性化合物，它对有机分子具有手性识别和选择的能力，已成功地应用于各种色谱与电泳方法中以分离各种异构体和对映体。

石墨烯是一种具有蜂窝结构的二维碳纳米材料，已经广泛应用于电化学传感器领域，和三维石墨烯相比，二维石墨烯具有较低的比表面积，因此二维石墨烯的应用在某种程度上受到了限制。

二茂铁是最早发现的夹心层配合物，将二茂铁引入氧化石墨烯不仅能够引入新的功能，而且可以增加石墨烯的比表面积。

因此，将β-环糊精和二茂铁功能化的石墨烯复合制备的复合材料，构建手性识别材料修饰的电极有望能用于手性识别氨基酸的异构体。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯-二茂铁功能化的环糊精手性复合材料的制备方法；

本发明的另一目的是提供上述手性复合材料在识别苯丙氨酸酸对映异构体中的应用。

一、石墨烯-二茂铁功能化的环糊精手性复合材料的制备

（1）二茂铁功能化氧化石墨烯（GO-Fc）的制备：将氧化石墨烯（GO）超声分散于乙醇-水混合溶剂中，超声时间为1.5~2.5h；加入二茂铁（Fc）的乙醇溶液，先剧烈（搅拌速度为500~700rpm）搅拌0.5~1.5h后，再超声1~1.5h，然后通过水交换除去乙醇，冷冻干燥，得到二茂铁功能化的氧化石墨烯GO-Fc。

乙醇-水混合溶剂中，乙醇与水的体积比为1:1~1:1.5。氧化石墨烯（GO）与二茂铁（Fc）的质量比为4:1~5:1。

（2）石墨烯-二茂铁功能化的环糊精手性复合材料的制备：将二茂铁功能化的氧化石墨烯GO-Fc分散到水中形成均匀分散液，然后与β-CD溶液混合均匀，室温下搅拌反应5.5~6.5h后加入氨水溶液调节pH=11~12，再加入水合肼，在油浴锅中60~65℃反应 3.5~3.6 h，过滤（过滤采用0.2 μm的滤膜），洗涤，得到手性复合材料rGO-Fc-CD。

GO-Fc与β-CD的质量比为2:1~2.5:1。水合肼的加入量为：每毫克的GO-Fc加入水合肼为2μL~2.1μL。

二、石墨烯-二茂铁功能化的环糊精手性复合材料的表征

1、红外谱图