聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，包括有以下步驟：1)將苯胺溶于酸性溶液中，得到溶液A；2)向溶液A中加氧化石墨烯，超聲分散得到溶液B；3)向溶液B中加入離子液體，攪拌，得到溶液C；4)向溶液C中加入酶，超聲，得到溶液D；5)將配備工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，即得。本發(fā)明有以下顯著特點(diǎn)：1)將聚苯胺的電化學(xué)合成與石墨烯的陰極還原相結(jié)合，通過循環(huán)伏安法一步得到復(fù)合膜修飾電極；2)復(fù)合膜的配比與厚度可以通過電化學(xué)循環(huán)伏安法與反應(yīng)物用量來控制；3)離子液體與石墨烯的加入，有效實(shí)現(xiàn)了酶的氧化還原中心與電極材料之間良好的電子傳輸。
【專利說明】聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于涉及修飾電極制備，具體涉及一種聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著材料科學(xué)、生物科學(xué)與信息科學(xué)的迅速發(fā)展，生物傳感器越來越廣泛的應(yīng)用到醫(yī)療保健、食品檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)控等多個(gè)領(lǐng)域。酶修飾電極作為生物傳感器的研究熱點(diǎn)之一，它的制備過程對(duì)于得到響應(yīng)速度快，靈敏度高，穩(wěn)定性能良好的生物傳感器尤其重要。聚苯胺作為一種重要的導(dǎo)電高分子材料，容易通過電化學(xué)方法成膜并且膜的穩(wěn)定性好。目前已發(fā)展了多種方法來制備聚苯胺修飾的酶電極，其中酶固定化技術(shù)與電子傳遞效率是決定酶電極性能的重要因素。
[0003]近年來，具有非揮發(fā)性、較寬的電化學(xué)窗口和良好溶解能力等優(yōu)點(diǎn)的離子液體引起了人們的廣泛關(guān)注。研究表明許多酶在離子液體中具有良好的性能，有利于進(jìn)行電化學(xué)和催化反應(yīng)，離子液體還能促進(jìn)酶與電極材料之間的電子傳輸。石墨烯作為最薄的二維碳基納米材料，具有極高的力學(xué)強(qiáng)度，極大的比表面積與極強(qiáng)的電子傳輸能力，已經(jīng)在電子器件與生物技術(shù)等方面得到有效的開發(fā)與應(yīng)用。借助石墨烯高的電子傳輸速率與大的比表面積，能實(shí)現(xiàn)酶活性中心與電極直接的電子傳遞，可以有效實(shí)現(xiàn)酶修飾電極的物質(zhì)檢測(cè)。
[0004]酶修飾電極作為電化學(xué)生物傳感器中的重要部件,其制備方法對(duì)生物傳感器的性能有很大的影響。但目前常用的酶修飾電極制備中，酶修飾電極制備工藝一般較復(fù)雜，制備周期長(zhǎng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極及其制備方法，將聚苯胺的電化學(xué)合成與石墨烯的陰極還原相結(jié)合，通過電化學(xué)循環(huán)伏安法制備了聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，促進(jìn)了酶與電極之間的電子傳輸，而且制備修飾電極的方法條件溫和簡(jiǎn)便。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其為以下制備方法得到的產(chǎn)物，包括有以下步驟:
[0007]I)將苯胺溶于pH為I的酸性溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為 0.05-0.5% ；
[0008]2)向溶液A中加入5_20mg氧化石墨烯，超聲分散1_2小時(shí)得到溶液B ；
[0009]3)向溶液B中加入離子液體，攪拌1-2小時(shí)，得到溶液C，離子液體質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的1-5% ；
[0010]4)向溶液C中加入酶，超聲10-30分鐘，得到溶液D，酶在溶液D中的濃度為0.01-lmg/mL ；[0011]5)將配備工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極。
[0012]按上述方案，所述酸性溶液為鹽酸或硫酸。
[0013]按上述方案，所述離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑六氟化磷或1- 丁基-3-甲基咪唑四氟化硼。
[0014]按上述方案，所述工作電極為金、鉬、玻碳或氧化銦錫導(dǎo)電玻璃。
[0015]按上述方案，所述循環(huán)伏安法的掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為20-200圈。
[0016]按上述方案，所述的酶為過氧化物酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或膽固醇氧化酶。
[0017]本發(fā)明有以下顯著特點(diǎn):1)將聚苯胺的電化學(xué)合成與石墨烯的陰極還原相結(jié)合，通過循環(huán)伏安法一步得到復(fù)合膜 修飾電極；2)復(fù)合膜的配比與厚度可以通過電化學(xué)循環(huán)伏安法與反應(yīng)物用量來控制；3)離子液體與石墨烯的加入，有效實(shí)現(xiàn)了酶的氧化還原中心與電極材料之間良好的電子傳輸。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]I)將苯胺溶于pH為I的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.05% ；
[0021]2)向溶液A中加入1mg氧化石墨烯，超聲分散I小時(shí)得到溶液B ；
[0022]3)向溶液B中加入1- 丁基-3-甲基咪唑六氟化磷，攪拌I小時(shí)，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的2% ；
[0023]4)向溶液C中加入過氧化物酶，超聲10分鐘，得到溶液D，過氧化物酶在溶液D中的濃度為0.02mg/mL ；
[0024]5)將配備金工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，循環(huán)掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為20圈，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，
[0025]6)得到的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極對(duì)于過氧化氫濃度在
2.0X 10-4-1.2X10_3mol/L范圍內(nèi)有良好的檢查效果。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]I)將苯胺溶于pH為I的鹽酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.1% ；
[0028]2)向溶液A中加入5mg氧化石墨烯，超聲分散2小時(shí)得到溶液B ；
[0029]3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼，攪拌I小時(shí)，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的3% ；
[0030]4)向溶液C中加入乳酸氧化酶，超聲15分鐘，得到溶液D，乳酸氧化酶在溶液D中的濃度為0.2mg/mL ；
[0031]5)將配備玻碳工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，循環(huán)掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為50圈，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，
[0032]6)得到的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極對(duì)于乳酸濃度在
8.0X 10_5-1 X 10_2mol/L范圍內(nèi)有良好的檢查效果。
[0033]實(shí)施例3:
[0034]I)將苯胺溶于pH為I的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.2% ；
[0035]2)向溶液A中加入15mg氧化石墨烯，超聲分散2小時(shí)得到溶液B ；
[0036]3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷，攪拌1-2小時(shí)，得到溶液C，1- 丁基-3-甲基咪唑六氟化磷質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的I % ；
[0037]4)向溶液C中加入脂肪酶，超聲10分鐘，得到溶液D，脂肪酶在溶液D中的濃度為
0.5mg/mL ；
[0038]5)將配備氧化銦錫導(dǎo)電玻璃工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，循環(huán)掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為100圈，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，
[0039]6)得到的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極對(duì)于二油酸甘油酯濃度在1.0X 10_6-5X 10_3mg/mL范圍內(nèi)有良好的檢查效果。
[0040]實(shí)施例4:
[0041]I)將苯胺溶于pH為I的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.1% ；
[0042]2)向溶液A中加入5mg氧化石墨烯，超聲分散2小時(shí)得到溶液B ；
[0043]3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼，攪拌2小時(shí)，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的2% ；
[0044]4)向溶液C中加入膽固醇氧化酶，超聲15分鐘，得到溶液D，膽固醇氧化酶在溶液D中的濃度為0.lmg/mL ；
[0045]5)將配備鉬工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，循環(huán)掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為50圈，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，
[0046]6)得到的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極對(duì)于膽固醇濃度在
7.5X 10_6-6X 10_4mol/L范圍內(nèi)有良好的檢查效果。
[0047]實(shí)施例5:
[0048]I)將苯胺溶于pH為I的鹽酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.25% ；
[0049]2)向溶液A中加入1mg氧化石墨烯，超聲分散I小時(shí)得到溶液B ；
[0050]3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷，攪拌1-2小時(shí)，得到溶液C，1- 丁基-3-甲基咪唑六氟化磷質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的3% ；
[0051]4)向溶液C中加入過氧化物酶，超聲20分鐘，得到溶液D，過氧化物酶在溶液D中的濃度為0.3mg/mL ；
[0052]5)將配備氧化銦錫導(dǎo)電玻璃工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，循環(huán)掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為120圈，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，
[0053]6)得到的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極對(duì)于過氧化氫濃度在
1.6X 10-4-1.0X 10_3mol/L范圍內(nèi)有良好的檢查效果。
[0054]實(shí)施例6:
[0055]I)將苯胺溶于pH為I的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.35% ；
[0056]2)向溶液A中加入15mg氧化石墨烯，超聲分散2小時(shí)得到溶液B ；
[0057]3)向溶液B中加入1- 丁基-3-甲基咪唑四氟化硼，攪拌2小時(shí)，得到溶液C，離子液體質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的2% ；
[0058]4)向溶液C中加入膽固醇氧化酶，超聲20分鐘，得到溶液D，膽固醇氧化酶在溶液D中的濃度為0.2mg/mL ；
[0059]5)將配備玻碳工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，循環(huán)掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為80圈，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，
[0060]6)得到的聚苯 胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極對(duì)于膽固醇濃度在
6.2X 10_6-5.3Χ 10_4mol/L范圍內(nèi)有良好的檢查效果。
[0061]本發(fā)明所列舉的各原料都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，以及各原料的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明；在此不一一列舉實(shí)施例。本發(fā)明的工藝參數(shù)的上下限取值、區(qū)間值都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不列舉實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其為以下制備方法得到的產(chǎn)物，包括有以下步驟: 1)將苯胺溶于PH為I的酸性溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.05-0.5% ； 2)向溶液A中加入5-20mg氧化石墨烯，超聲分散1_2小時(shí)得到溶液B； 3)向溶液B中加入離子液體，攪拌1-2小時(shí)，得到溶液C，離子液體質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的 1-5% ； 4)向溶液C中加入酶，超聲10-30分鐘，得到溶液D，酶在溶液D中的濃度為0.01-1mg/mL ； 5)將配備工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其特征在于:所述酸性溶液為鹽酸或硫酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其特征在于:所述離子液體為1- 丁基-3-甲基咪唑六氟化磷或1- 丁基-3-甲基咪唑四氟化硼。
4.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其特征在于:所述工作電極為金、鉬、玻碳或氧化銦錫導(dǎo)電玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其特征在于:所述循環(huán)伏安法的掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為20-200圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極，其特征在于:所述的酶為過氧化物酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或膽固醇氧化酶。
7.權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，包括有以下步驟: 1)將苯胺溶于PH為I的酸性溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的質(zhì)量百分比濃度為0.05-0.5% ； 2)向溶液A中加入5-20mg氧化石墨烯，超聲分散1_2小時(shí)得到溶液B； 3)向溶液B中加入離子液體，攪拌1-2小時(shí)，得到溶液C，離子液體質(zhì)量為溶液B質(zhì)量的 1-5% ； 4)向溶液C中加入酶，超聲10-30分鐘，得到溶液D，酶在溶液D中的濃度為0.01-1mg/mL ； 5)將配備工作電極、對(duì)電極與參比電極的溶液D中進(jìn)行電化學(xué)循環(huán)伏安法掃描，即得到聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，其特征在于:所述酸性溶液為鹽酸或硫酸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，其特征在于:所述離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷或1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，其特征在于:所述工作電極為金、鉬、玻碳或氧化銦錫導(dǎo)電玻璃。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，其特征在于:所述循環(huán)伏安法的掃描電位在-1.3-0.9V之間，掃描圈數(shù)為20-200圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚苯胺-離子液體-石墨烯-酶復(fù)合膜修飾電極的制備方法，其特征 在于:所述的酶為過氧化物酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或膽固醇氧化酶。
【文檔編號(hào)】G01N27/333GK104034779SQ201410273461
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】李亮, 應(yīng)曙, 孫配雷, 喻湘華, 吳艷光, 張橋 申請(qǐng)人:武漢工程大學(xué)