[发明专利]基于石墨烯复合材料的柔性钙钾离子检测传感器及其制备方法

权利要求书

1.基于石墨烯复合材料的柔性钙钾离子检测传感器，其特征在于：所述柔性钙钾离子检测传感器包括两个工作电极、一个参比电极和耐高温高分子膜柔性基底；两个所述工作电极分别为钙离子选择性电极和钾离子选择性电极，所述钙离子选择性电极含有由单层石墨烯、导电高分子聚合物和特异性钙离子检测混合物组成的复合材料，所述钾离子选择性电极含有由单层石墨烯、导电高分子聚合物和特异性钾离子检测混合物组成的复合材料；所述钙离子选择性电极或钾离子选择性电极的单层石墨烯形成于导电高分子聚合物的上层，单层石墨烯形成于特异性钙离子检测混合物或特异性钾离子检测混合物的下层；所述参比电极为Ag/AgCl电极，所述耐高温高分子膜柔性基底具有第一电路和第二电路，所述第一电路一端与外部装置连接，另一端与第二电路电连接，所述工作电极和/或参比电极加工在第二电路的上表面；所述工作电极检测的钙离子或钾离子浓度范围为0.25～2mM；

所述导电高分子聚合物将0.01M的单体乙烯二氧噻吩分散在0.1M的聚苯乙烯磺酸盐水溶液中，原位电聚合乙烯二氧噻吩得到聚3,4-乙烯二氧噻吩，所述聚3,4-乙烯二氧噻吩能量带隙为1.6～1.7eV；

所述特异性钙离子检测混合物中高分子量聚氯乙烯、四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠、双(2-乙基己基)癸二酸酯和钙离子载体Ⅱ的重量份数比例为25～35:0.1～1:62～74.4:0.5～2；

所述特异性钾离子检测混合物中高分子量聚氯乙烯、四苯基硼酸钠、双(2-乙基己基)癸二酸酯和缬氨霉素的比例为27～35:0.1～1:61～72.4:0.5～3。

2.权利要求1所述的柔性钙钾离子检测传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：制备具有电路的柔性基底：将第一电路和第二电路制备在耐高温高分子膜柔性基底上，随后进行表面清洗去除处理；

S2：在柔性基底层上制备工作电极：

1)将导电高分子聚合物——聚3,4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐的混合物制备到耐高温高分子膜柔性基底的第二电路表面，先用去离子水冲洗，再用无水乙醇冲洗，自然风干；

2)石墨烯转移：将单层石墨烯薄层转移至已沉积导电高分子聚合物的电极上，避光，自然风干；

3)制备特异性钙离子检测混合物：称取双(2-乙基己基)癸二酸酯(DOS)，四[3,5-双(三氟甲基)苯基]硼酸钠(NaTFPB)，高分子量聚氯乙烯(PVC)，钙离子载体Ⅱ(ETH 129)溶解于四氢呋喃(THF)中，配制成特异性钙离子检测混合物；

4)制备特异性钾离子检测混合物：称取双(2-乙基己基)癸二酸酯(DOS)，四苯基硼酸钠(NaTPB)，高分子量聚氯乙烯(PVC)，缬氨霉素，并溶解于环己酮中，配制成特异性钾离子检测混合物；

5)特异性钙离子或钾离子检测混合物转移：分别取特异性钙离子检测混合物或特异性钾离子检测混合物覆盖在已转移单层石墨烯薄层且沉积导电高分子聚合物的电极上，制得钙离子选择性电极或钾离子选择性电极；

S3：在柔性基底层上制备参比电极：

将银单质沉积到所述第二电路表面，沉积完成后，浸没于氯化铁溶液中进行后处理，清洗晾干，参比电极在耐高温高分子膜柔性基底上的结构为耐高温高分子膜柔性基底/第二电路/Ag/AgCl。

3.根据权利要求2所述的柔性钙钾离子检测传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中采用磁控溅射、蒸镀、电镀和丝网印刷中的一种或几种方式将第一电路与第二电路制备在耐高温高分子膜柔性基底上。

4.根据权利要求2或3所述的柔性钙钾离子检测传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中第一电路和第二电路均由上层金镀层和下层铬镀层构成。

5.根据权利要求4所述的柔性钙钾离子检测传感器的制备方法，其特征在于：所述金镀层的厚度为200～400nm，所述铬镀层的厚度30～50nm。

6.根据权利要求2所述的柔性钙钾离子检测传感器的制备方法，其特征在于：所述耐高温高分子膜柔性基底的材质为聚酯薄膜、聚四氟乙烯薄膜、聚酰亚胺薄膜和聚丙烯薄膜中的一种或几种。