[发明专利]基于石墨烯化碳纤维基底的超灵敏葡萄糖传感器及其制备方法

说明书

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种基于石墨烯化碳纤维基底的超灵敏葡萄糖传感器及其制备方法。所述方法包括选取表面生长了直立石墨烯的碳布经过预处理使其亲水后，直接置于葡萄糖氧化酶的pH＝7.4的PBS溶液中浸泡，然后取出后室温干燥得到葡萄糖传感器。本发明将葡萄糖检测下限推到了0.1mM左右，其还具有多段相应的特性，能够在不同的葡萄糖浓度范围实现不同检测系数和能力，大大提高了其使用范围和精度。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种基于石墨烯化碳纤维基底的超灵敏葡萄糖传感器及其制备方法。

背景技术

目前，碳纤维布由于其柔性及良好的化学稳定性被大量用作柔性传感器基底材料。市面上以碳布作为基底的电化学传感器数不胜数。葡萄糖电化学传感器由于其巨大的市场需求和温和的检测条件等有利因素，已经实现了较大规模的商业化生产。然而市场上的葡萄糖电化学传感器质量良莠不齐，灵敏度很低，大大限制了其在超低浓度高端生化检测中的应用。

特别是随着柔性电子、可穿戴和大健康几大新兴产业的兴起，对超低浓度超高灵敏度传感器的需求越来越大要求越来越高，现有产品明显不能满足市场的性能要求和检测能力。所以本发明从超灵敏检测出发，通过制备表面垂直功能化石墨烯的碳布成功制备了具有超灵敏检测能力的葡萄糖电化学检测器。

例如，现有技术CN106970128A公开了一种柔性ZnO纳米晶复合碳纤维及氧化石墨烯葡萄糖探测器及其制备方法，该传感器自下而上依次有碳纤维、氧化石墨烯、ZnO纳米晶层。其制备方法如下：先制备碳纤维复合氧化石墨烯做基底，然后在其上在一定温度下生长ZnO纳米晶自组装成柔性ZnO纳米晶复合碳纤维及氧化石墨烯葡萄糖探测器。其检测下限大概是在5mM左右，检测灵敏度还待进一步提高。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明制备的石墨烯化碳纤维基底的超灵敏葡萄糖电化学传感器具有超低的检测浓度和超高的灵敏度，能够满足新兴的可穿戴电子体表数据采集的严苛要求和检测能力。

本发明将葡萄糖检测下限推到了0.1mM左右，其还具有多段相应的特性，能够在不用的葡萄糖浓度范围实现不同检测系数和能力，大大提高了其的使用范围和精度。

具体地，本发明通过以下技术方案来实现：

基于石墨烯化碳纤维基底的超灵敏葡萄糖传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)、选取石墨烯碳布(GR/CC)和预处理：

选取石墨烯碳布，将其依次置于异丙醇、H₂SO₄溶液及去离子水中浸泡，使其具有亲水性能；

(2)、溶液浸泡：

将预处理后的石墨烯碳布置于葡萄糖氧化酶(GOD)溶液中浸泡，取出干燥以得到葡萄糖传感器(GOD/GR/CC)。

作为本发明的一种优选技术方案，所述石墨烯碳布为生长了直立石墨烯的碳布(GR/CC)，采用热CVD的方法制备，具体为在1100摄氏度，95％的CH₄和5％H₂气氛条件下，进行石墨烯的气相沉积10小时。

通过大量的实验研究发现，采用前述方案表面垂直生长的石墨烯的碳布附着力强，附着葡萄糖氧化酶后，电化学检测能力优异。

作为本发明的一种优选技术方案，所示步骤(1)优选为选取石墨烯碳布将其依次置于异丙醇，0.1M的H₂SO₄溶液及去离子水中分别浸泡30min，使其具有亲水性能。该方法效果好，后处理简单。其中，亲水性能正式的测定可以通过测试表面接触角，工艺摸索阶段可以简单比较水对处理前后碳布的润湿润展能力，选取工艺操作窗口。