一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)的無酶電化學傳感器，并用于檢測葡萄糖含量。本發明采用氯金酸(HAuCl4)和石墨烯(Gr)來制備改性電極，制備出一種對葡萄糖的氧化具有非常高活性的改性電極，改性電極中高度分散的納米顆粒為電催化反應提供大的表面積，提高了檢測的靈敏度、加快了電子轉移速率、增強了對葡萄糖的分析性能。本發明涉及的電化學傳感器對葡萄糖的檢測具有高的靈敏度，低的檢測限，寬的檢測范圍。
【專利說明】 —種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電化學傳感器的制備方法，尤其涉及一種用于葡萄糖檢測的無酶電化學傳感器的制備方法。
【背景技術】
[0002]用于葡萄糖檢測的傳感器由于其在臨床診斷、藥劑分析和食品工業的重要性，已成為目前最流行的生物傳感器之一。
[0003]應用最廣泛的是基于酶促反應的葡萄糖傳感器，其最基本的原理是:利用固定化葡萄糖氧化酶膜作識別器件，將檢測到的葡萄糖量轉換成可用輸出信號。葡萄糖傳感器基本由酶膜和Clark氧電極或過氧化氫電極組成。在葡萄糖氧化酶的催化作用下，葡萄糖發生氧化反應消耗氧氣，生成葡萄糖酸內酯和過氧化氫。葡萄糖氧化酶被半透膜通過物理吸附的方法固定在靠近鉬電極的表面，葡萄糖與葡萄糖氧化酶反應，生成過氧化氫及氧化態葡萄糖氧化酶，葡萄糖氧化酶回到最初的狀態并可與更多的葡萄糖反應。葡萄糖濃度越高，消耗的氧越多，生成的過氧化氫越多；葡萄糖濃度越少，則生成的過氧化氫越少。氧的消耗及過氧化氫的生成都可以被鉬電極所檢測，并可以作為測量葡萄糖測定的方法。
[0004]但過氧化氫的氧化需要在較高的電位下進行，而高電位條件下的許多電活性物質都會被氧化而干擾，影響傳感器的選擇性。而基于酶促反應的葡萄糖傳感器的靈敏度、選擇性則由葡萄糖氧化酶的活性所決定，葡萄糖氧化酶的活性受溫度、濕度和化學環境等因素影響，并且葡萄糖氧化酶也不容易長期固定在電極上。
【發明內容】
[0005]基于現有技術的缺陷，本發明制備了一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器，本發明的傳感器采用石墨烯/納米金改性的電極，具體制備方法如下:
[0006](I)氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:將氯金酸溶解于去離子水中，在30?50°C條件下攪拌15?40min,攪拌速率為300?450r/min,得到氯金酸(HAuCl4)水溶液；
[0007]所述氯金酸與去離子水的質量體積比(g/mL)為:1:100?200 ;
[0008](2)石墨烯(Gr)分散液的制備:將石墨烯分散到去尚子水中，超聲分散20分鐘，形成石墨烯(Gr)分散液，與步驟(I)所述氯金酸(HAuCl4)水溶液混合攪拌；所述石墨烯與去尚子水的質量體積比(g/mL)為:1:500?1000 ;所述石墨烯(Gr)分散液與氯金酸(HAuCl4)水溶液體積比為100:1?5 ;
[0009](3)石墨烯/納米金(Gr-Au)的制備:將石墨烯(Gr)與氯金酸(HAuCl4)混合液在油浴中加熱恒溫保持92?98°C，在磁子的攪拌下，迅速加入I %的檸檬酸三鈉溶液，繼續攪拌50?90min，得到紫紅色液體；將過濾得到的固體，高溫煅燒，固體研磨后得到石墨烯/納米金(Gr-Au)，分散到無水乙醇中；
[0010]其中，攪拌速度為1500?3000r/min，檸檬酸三鈉溶液與氯金酸的體積比為I?2 所述石墨烯/納米金(Gr-Au)與無水乙醇的質量體積比(g/mL)為:1:100?500 ；
[0011](4)石墨烯/納米金(Gr-Au)電極:將玻璃碳電極用去離子水清洗2?5次，用氧化鋁打磨使表面光滑，取步驟(3)所制備的石墨烯/納米金懸浮液I?5μ L滴加到打磨好的玻璃碳電極上，在真空干燥箱中干燥24?48h，得到石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)；
[0012](5)石墨烯/納米金傳感器的制備:將步驟(4)得到的石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)與參比電極，加入到電化學傳感器設備中，形成基于石墨烯/納米金的無酶葡萄糖傳感器。
[0013]高度分散的納米顆粒為電催化反應提供大的表面積，且石墨烯/納米金電極具有快速電子轉移速率、良好的分析性能，使得本發明涉及的Gr-Au/GC電極具備高的靈敏度和很好的選擇性。
[0014]本發明所涉及的Gr-Au/GC電極對葡萄糖的氧化具有非常高的活性，基于該電極的電化學傳感器對葡萄糖的檢測具有高的靈敏度，低的檢測限，寬的檢測范圍。
【具體實施方式】
[0015]下面通過具體實施例，進一步對本發明的技術方案進行具體說明。應該理解，下面的實施例只是作為具體說明，而不限制本發明的范圍，同時本領域的技術人員根據本發明所做的顯而易見的改變和修飾也包含在本發明范圍之內。
[0016]實施例1
[0017]一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器，制備方法如下:
[0018](I)氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:將Ig氯金酸溶解在160mL去離子水中，在40°C條件下攪拌27min，攪拌速率為425r/min，得到氯金酸(HAuCl4)水溶液；
[0019](2)石墨烯(Gr)分散液的制備:將0.1g石墨烯分散到80mL去離子水中，超聲分散20分鐘，與步驟(I)所述2mL氯金酸(HAuCl4)水溶液混合攪拌；
[0020](3)石墨烯/納米金(Gr-Au)的制備:將石墨烯(Gr)與氯金酸(HAuCl4)混合液50mL在油浴中加熱恒溫保持93°C，在以2300r/min速率的攪拌下，迅速加入I %的檸檬酸三鈉溶液45mL，繼續攪拌60min，得到紫紅色液體；將過濾得到的固體,高溫煅燒,固體研磨后得到石墨烯/納米金(Gr-Au),取Gr-Au0.lg，超聲分散到35mL的無水乙醇中；
[0021](4)石墨烯/納米金(Gr-Au)電極:將玻璃碳電極用去離子水清洗3次，用氧化鋁打磨使表面光滑，取步驟(3)所制備的石墨烯/納米金懸浮液3 μ L滴加到打磨好的玻璃碳電極上，在真空干燥箱中干燥30h，得到石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)；
[0022](5)石墨烯/納米金傳感器的制備:將步驟(4)得到的石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)與參比電極，加入到電化學傳感器設備中，形成基于石墨烯/納米金的無酶葡萄糖傳感器。
[0023]實施例2
[0024]一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器，制備方法如下:
[0025](I)氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:將Ig氯金酸溶解在10mL去離子水中，在30°C條件下攪拌40min，攪拌速率為300r/min，得到氯金酸(HAuCl4)水溶液；
[0026](2)石墨烯(Gr)分散液的制備:將0.1g石墨烯分散到50mL去離子水中，超聲分散20分鐘，與步驟(I)所述0.5mL氯金酸(HAuCl4)水溶液混合攪拌；
[0027](3)石墨烯/納米金(Gr-Au)的制備:將石墨烯(Gr)與氯金酸(HAuCl4)混合液50mL在油浴中加熱恒溫保持92°C，在以1500r/min速率的攪拌下，迅速加入I %的檸檬酸三鈉溶液25mL，繼續攪拌50min，得到紫紅色液體；將過濾得到的固體，高溫煅燒，固體研磨后得到石墨烯/納米金(Gr-Au),取Gr-Au0.lg，超聲分散到1mL的無水乙醇中；
[0028](4)石墨烯/納米金(Gr-Au)電極:將玻璃碳電極用去離子水清洗2次，用氧化鋁打磨使表面光滑，取步驟(3)所制備的石墨烯/納米金懸浮液I μ L滴加到打磨好的玻璃碳電極上，在真空干燥箱中干燥24h，得到石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)；
[0029](5)石墨烯/納米金傳感器的制備:將步驟(4)得到的石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)與參比電極，加入到電化學傳感器設備中，形成基于石墨烯/納米金的無酶葡萄糖傳感器。
[0030]實施例3
[0031]一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器，制備方法如下:
[0032](I)氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:將Ig氯金酸溶解在200mL去離子水中，在50°C條件下攪拌15min，攪拌速率為450r/min，得到氯金酸(HAuCl4)水溶液；
[0033](2)石墨烯(Gr)分散液的制備:將0.1g石墨烯分散到10mL去離子水中，超聲分散20分鐘，與步驟(I)所述5mL氯金酸(HAuCl4)水溶液混合攪拌；
[0034](3)石墨烯/納米金(Gr-Au)的制備:將石墨烯(Gr)與氯金酸(HAuCl4)混合液50mL在油浴中加熱恒溫保持98°C，在以3000r/min速率的攪拌下，迅速加入I %的檸檬酸三鈉溶液50mL，繼續攪拌90min，得到紫紅色液體；將過濾得到的固體，高溫煅燒，固體研磨后得到石墨烯/納米金(Gr-Au),取Gr-Au0.lg，超聲分散到50mL的無水乙醇中；
[0035](4)石墨烯/納米金(Gr-Au)電極:將玻璃碳電極用去離子水清洗5次，用氧化鋁打磨使表面光滑，取步驟(3)所制備的石墨烯/納米金懸浮液5 μ L滴加到打磨好的玻璃碳電極上，在真空干燥箱中干燥48h，得到石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)；
[0036](5)石墨烯/納米金傳感器的制備:將步驟(4)得到的石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)與參比電極，加入到電化學傳感器設備中，形成基于石墨烯/納米金的無酶葡萄糖傳感器。
【權利要求】
1.一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器的制備方法，其步驟如下: (1)氯金酸(HAuCl4)水溶液的配制:將氯金酸溶解于去離子水中，在30?50°C條件下攪拌15?40min，攪拌速率為300?450r/min，得到氯金酸(HAuCl4)水溶液； 所述氯金酸與去離子水的質量體積比(g/mL)為:1:100?200 ; (2)石墨烯(Gr)分散液的制備:將石墨烯分散到去離子水中，超聲分散20分鐘，形成石墨烯(Gr)分散液，與步驟(I)所述氯金酸(HAuCl4)水溶液混合攪拌；所述石墨烯與去離子水的質量體積比(g/mL)為:1:500?1000 ;所述石墨烯(Gr)分散液與氯金酸(HAuCl4)水溶液體積比為100:1?5 ; (3)石墨烯/納米金(Gr-Au)的制備:將石墨烯(Gr)與氯金酸(HAuCl4)混合液在油浴中加熱恒溫保持92?98°C，在磁子的攪拌下，迅速加入I %的檸檬酸三鈉溶液，繼續攪拌50?90min，得到紫紅色液體；將過濾得到的固體，高溫煅燒，固體研磨后得到石墨烯/納米金(Gr-Au)，分散到無水乙醇中； 其中，所述攪拌速度為1500?3000r/min，檸檬酸三鈉溶液與氯金酸的體積比為I?2:1,所述石墨烯/納米金(Gr-Au)與無水乙醇的質量體積比(g/mL)為:1:100?500 ； (4)石墨烯/納米金(Gr-Au)電極:將玻璃碳電極用去離子水清洗2?5次，用氧化鋁打磨使表面光滑，取步驟(3)所制備的石墨烯/納米金懸浮液I?5μ L滴加到打磨好的玻璃碳電極上，在真空干燥箱中干燥24?48h，得到石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)； (5)石墨烯/納米金傳感器的制備:將步驟(4)得到的石墨烯/納米金改性電極(Gr-Au/GC)與參比電極，加入到電化學傳感器設備中，形成基于石墨烯/納米金的無酶葡萄糖傳感器。
2.根據權利要求1所述電化學傳感器的制備方法，其特征在于:步驟(I)所述氯金酸與去離子水的質量體積比(g/mL)為:1:160。
3.根據權利要求1所述電化學傳感器的制備方法，其特征在于:步驟(2)所述石墨烯(Gr)分散液與氯金酸(HAuCl4)水溶液體積比為40:1。
4.根據權利要求1所述電化學傳感器的制備方法，其特征在于:步驟(3)所述攪拌速度為2300r/min，檸檬酸三鈉溶液與氯金酸的體積比為1:1，所述石墨烯/納米金(Gr-Au)與無水乙醇的質量體積比(g/mL)為:1:350。
5.一種無酶檢測葡萄糖的電化學傳感器，其特征在于:所述電化學傳感器是采用權利要求I?4所述任一制備方法來制備的。
6.一種基于權利要求5所述的電化學傳感器的用途，其特征在于:所述電化學傳感器用于定量檢測葡萄糖。
【文檔編號】G01N27/26GK104237340SQ201410529977
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月9日 優先權日:2014年10月9日
【發明者】孫京華, 潘正海 申請人:無錫百靈傳感技術有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
