一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器，即在常規的電極表面修飾一層鈀鉑合金負載的碳納米纖維復合材料，即PdPt-CNFs的敏感膜層。首先將鈀鉑合金負載的碳納米纖維分散到溶劑中超聲分散得到均勻的分散液，然后將分散液滴涂于常規的潔凈的電極表面，蒸發溶劑后再固定葡萄糖氧化酶，室溫放置晾干后再在含有戊二醛飽和蒸汽壓液面上方進行交聯得到高靈敏度葡萄糖電化學傳感器。本發明專利技術制備的納米復合材料生物相容性好，利于生物酶的固定且制備方法簡單快捷，成本低。本發明專利技術制備的電化學傳感器靈敏度高，穩定性好，重現性好，因而有望在糖尿病診斷，臨床醫學和食品工藝檢測等領域得到廣泛的應用。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電化學傳感器領域，具體涉及一種高靈敏度葡萄糖的電化學傳感器及其制備方法。
技術介紹
隨著社會的快速發展以及人們生活水平的提高，糖尿病患病率也隨之增高，據2011年世界衛生組織報道，目前已經有3. 46億人口患有糖尿病，能夠實時、可靠檢測血糖的濃度是診斷和控制糖尿病的有效方法。電化學傳感器由于靈敏度高、選擇性好、實驗簡便快速、所需儀器設備價格低廉等優點而廣泛應用于生命物質的電化學檢測。開發用于檢測體內葡萄糖濃度的微小變化的、 高靈敏度的葡萄糖傳感器具有重要的科學意義和實用價值。近年來，納米材料及結構以其優異的表面效應、催化效率高、生物兼容性好等特性而廣泛應用于傳感、催化等領域；碳納米纖維是一種新型的在電化學方面具有潛在應用價值的碳材料，具有比表面積大，加快電子傳遞等特性。根據兩者的優點，現在已有一些文獻中將納米顆粒與碳納米管結合制備葡萄糖傳感器，如《鉬納米顆粒修飾直立碳納米管電極的葡萄糖生物傳感器》、《基于鈀納米顆粒修飾直立碳納米管電極的電化學葡萄糖生物傳感器》及《制備及應用安培葡萄糖生物傳感器的基礎上新的PdPt雙金屬納米粒子修飾多壁碳納米管催化劑》(((Fabrication and application of amperometrie glucose biosensorbased on a novel PtPd bimetallic nanoparticle decorated multi-walled carbonnanotube catalyst》),這些方法雖然取得了一定的效果,但是現有的電化學傳感器還存在靈敏度較低、檢出限過高的問題。
技術實現思路
本專利技術所要解決的問題是現有技術中，電化學傳感器存在靈敏度較低、檢出限過高的缺陷。為解決上述問題，本專利技術采用的技術方案是本專利技術提供了一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器，該電化學傳感器為在電極表面修飾一層鈕鉬合金負載的碳納米纖維復合材料；作為優選，鉬和鈀的含量分別為復合材料總質量的15 16%和4 6%，碳納米纖維含量為總質量的79 80% ；作為優選，碳納米纖維為實心碳納米纖維材料，與碳納米管，即空心碳納米纖維材料相比，實心碳納米纖維具有固有的許多優點，如更低的生產成本、更好的穩定性、更多的邊緣位置和更容易表面功能化；進一步地，實心碳納米纖維的直徑為5(Tl50nm，長度為2 10 μ m。本專利技術提供了一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器中，PdPt-CNFs的制備方法，步驟為A、稱取碳納米纖維，加入到含有H2PtCl6 ·3Η20和K2PdCl4的溶液中，混合超聲攪拌均勻；B、調節上述溶液的pH在9. 5到10之間，攪拌均勻；C、在攪拌的同時，用膠頭滴管吸取NaBH4溶液慢慢滴加到步驟B所得到的混合溶液中，之后攪拌反應，然后過濾，用去離子水洗滌，干燥得到PdPt-CNFs。作為優選，新型的PdPt-CNFs作為電極敏感物質，具有良好的生物相容性。本專利技術還提供了一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器的制造方法，具體操作為將PdPt-CNFs分散到溶劑中超聲分散得到均勻的分散液，然后將分散液滴涂于常規的潔凈的電極表面并蒸發溶劑后再固定葡萄糖氧化酶，室溫放置晾干后再在含有戊二醛飽和蒸汽壓液面上方進行交聯得到高靈敏度葡萄糖電化學傳感器；·作為優選，溶劑是氮，氮-二甲基甲酰胺，作為分散劑，與常用的去離子水和乙醇相比，它能更好地分散PdPt-CNFs ；作為優選，戊二醛飽和蒸汽壓的濃度為25%，電極在蒸汽壓上方懸掛時間為IOmin0本專利技術的有益效果是利用具有良好表面效應、催化效率高、生物兼容性好的納米級鈀鉬合金和比表面積大、吸附性好、能夠加快電子傳遞的實心碳納米纖維兩者的優勢，以及戊二醛的交聯作用，實現了酶的高活性固定，增加酶與電極之間有效的傳遞電子，從而提高酶的活性，大大提高了對葡萄糖檢測的靈敏度，該高靈敏度葡萄糖電化學傳感器對葡萄糖檢測的線性范圍為2. 5μπιο14mmol L_\靈敏度高達12. 3 μ Ammor1(174 μ Ammor1Cm-2),目前為止，與其他含酶葡萄糖傳感器相比，靈敏度最高，檢出限為O. 7 μ mo I L_\且制備葡萄糖電化學傳感器工序簡單，重現性好。附圖說明圖ICNFs與PdPt-CNFs的XRD圖，其中位于上方的圖譜為PdPt-CNFs的XRD圖；位于下方的圖譜為CNFs的XRD2本專利技術的電化學傳感器在O. Imol L_\ pH=7. O的磷酸鹽緩沖溶液中，添加不同濃度葡萄糖的電流時間曲線；內置圖是前450s的電流時間曲線3本專利技術的葡萄糖濃度與響應電流的標準曲線圖具體實施例方式現在結合附圖和以下實施例對本專利技術作進一步詳細的說明，但應了解的是，這些實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本專利技術實施的限制。實驗過程中使用的水均為去離子水，實驗所用的試劑均為分析純，實驗均在室溫下進行。實施例IPdPt-CNFs的制備A稱取實心碳納米纖維(直徑為5(Tl50nm，長度為2 10 μ m)0. Olg，加入含有3. Oml3.5mmol L 1H2PtCl6 ·3Η20和 3. Oml 3. Ommol L 1K2PdCl4 的混合溶液中，混合超聲攬祥 30min。B用O. 05mol Γ1的氫氧化鈉調節上述溶液的pH在9. 5到10之間，攪拌lOmin。C稱取O. Olg的NaBH4溶于25ml的去離子水中，在攪拌的同時，用膠頭滴管吸取NaBH4溶液以2到3秒/滴的速度慢慢滴加到已調好的pH的混合溶液中，之后攪拌2小時，然后過濾，用去離子水洗滌，在60度烘箱中干燥得到PdPt-CNFs。圖I為CNFs與PdPt-CNFs的XRD圖，其中位于上方的圖譜為PdPt-CNFs的XRD圖；位于下方的圖譜為CNFs的XRD圖，由圖可知在26. 1°出現很強的衍射峰，是六方晶系結構 CNFs 的(002)面。根據 Pd(JCPDS-ICDD, Card No. 46-1043)和 Pt (JCPDS-ICDD, CardNo. 04-0802)標準譜圖及文獻《Fabrication and application of amp erome trie glucosebiosensor based on a novel PtPd bimetallic nanoparticle decorated multi-walledcarbon nanotube catalyst》，表明合成了 PdPt-CNFs 復合材料。實施例2高靈敏度葡萄糖傳感器的制備以直徑為3mm的玻碳電極為基底電極，分別在0. 3和0. 5 μ m的Al2O3拋光粉上打磨成鏡面后，依次用1:1的硝酸，乙醇和去離子水超聲洗滌3min。將制備好的PdPt-CNFs分散在DMF溶劑中，濃度為4mg ml—1，超聲30min，用微量進 樣器取2μ I滴涂在上述已經處理好的玻碳電極表面，室溫下晾干后再滴涂2μ I 6mg πιΓ1的葡萄糖氧化酶，室溫下晾干，將電極懸掛在含有戊二醛飽和蒸汽壓上方lOmin，從而制得高靈敏度葡萄糖電化學傳感器。實施例3檢測實驗檢測實驗是在CHI660D電化學工作站及三電極體系上進行，參比電極為飽和甘汞電極，對電極為鉬絲電極，工作電極采用本專利技術實施例2制備本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器，其特征在于：所述的電化學傳感器為在電極表面修飾一層鈀鉑合金負載的碳納米纖維復合材料，其中鈀鉑合金中，鉑和鈀的含量分別為復合材料總質量的15~16%和4~6%，碳納米纖維含量為總質量的79~80%。

【技術特征摘要】
1.一種高靈敏度葡萄糖電化學傳感器，其特征在于所述的電化學傳感器為在電極表面修飾一層鈀鉬合金負載的碳納米纖維復合材料，其中鈀鉬合金中，鉬和鈀的含量分別為復合材料總質量的15 16%和4 6%，碳納米纖維含量為總質量的79 80%。2.如權利要求I所述的高靈敏度葡萄糖電化學傳感器，其特征在于所述的碳納米纖維為實心碳納米纖維。3.如權利要求2所述的實心碳納米纖維，其特征在于所述的實心碳納米纖維的直徑為50 150nm，長度為2 10 μ m。4.如權利要求I至3任一項所述的高靈敏度葡萄糖電化學傳感器中，PdPt-CNFs的制備步驟為 A、稱取碳納米纖維，加入到含有H2PtCl6· 3H20和K2PdCl4的溶液中，混合超聲攪拌均勻； B、調節上述溶液的pH在9.5到10之間，攪拌均勻； ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳智棟，丁妮妮，張靜，王文昌，
申請(專利權)人：常州大學，常州江工闊智電子技術有限公司，
類型：發明
國別省市：