[发明专利]磷掺杂单原子钌材料及其制备和应用

说明书

本发明属于生物传感技术领域，具体涉及一种磷掺杂单原子钌材料及其制备和应用。所述磷掺杂单原子钌材料的的制备方法，包括以下步骤：以三聚氰胺、含钌化合物和含磷有机小分子为前驱体，球磨混匀，热解，得到所述磷掺杂单原子钌材料。本发明制备得到SA‑Ru‑P‑C₃N₄，将其用于构建柔性光电化学传感器，能够原位实时检测器官释放的H₂O₂；此外，该传感器具备良好的重现性、稳定性以及选择性，对活细胞释放的不同分子具有良好的抗干扰性。

技术领域

本发明属于生物传感技术领域，具体涉及一种磷掺杂单原子钌材料及其制备和应用。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是生物体代谢过程中产生的主要活性氧(ROS)之一，其含量对于生物体内器官组织活动的影响至关重要。准确可靠地检测H₂O₂对于实际应用具有重要意义。包括滴定法和光谱法在内的常规H₂O₂检测方法，通常比较昂贵、耗时且复杂。光电化学(PEC)传感器是一种很有前途的生物分析技术，因为光生电荷载流子可以显著放大由光活性分析物触发的电信号，具有高灵敏度和低背景信号等优点。此外，生物溶液中的如多巴胺(DA)、尿酸(UA)和抗坏血酸(AA)等各种内源性/外源性分子很容易被氧化，会对H₂O₂检测造成干扰。因此，具有高灵敏度和良好选择性的传感器开发对于H₂O₂的定量至关重要。

发明内容

本发明旨在提供一种磷掺杂单原子钌材料及其制备，基于其的光电化学传感器具有高灵敏度和良好选择性，能够实现对H₂O₂的定量检测。

本发明的第一方面提供了一种磷掺杂单原子钌材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：以三聚氰胺、含钌化合物和含磷有机小分子为前驱体，球磨混匀，得到混合物；

S2：对所述混合物进行热解，得到所述磷掺杂单原子钌材料(SA-Ru-P-C₃N₄)。

进一步的，所述含钌化合物选自三氯化钌、碘化钌或醋酸钌，所述三聚氰胺与含钌化合物的质量为150-250：1；优先的，所述含钌化合物为三氯化钌，三聚氰胺与三氯化钌的质量比可以为180：1；在一个实施例中，三聚氰胺与三氯化钌的用量分别为9.0g和0.05g。

进一步的，所述含磷有机小分子选自草甘膦(C₃H₈NO₅P)、亚胺磷或磷酸三甲醋，所述有机膦与三聚氰胺的摩尔比为1：20-30；优选的，所述含磷有机小分子为草甘膦，草甘膦与三聚氰胺的摩尔比为1：25。

进一步的，所述步骤S2中，热解的温度为500-600℃，时间为1.5-4h；优选的，热解温度为500℃，时间为2h。

进一步的，热解在保护气氛下进行，如氮气、氩气等，升温速率为2-4℃/min，优选为2℃/min。

本发明的第二方面提供了上述制备方法制得的磷掺杂单原子钌材料。

本发明的第三方面提供了一种光电化学传感器(SA-Ru-P-C₃N₄ PEC传感器)，包括工作电极、参比电极和对电极，所述工作电极包含上述磷掺杂单原子钌材料。