專利名稱：一種硫化鉬-石墨烯電化學(xué)傳感器及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)傳感器領(lǐng)域，具體為一種硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
多巴胺(Dopamine，DA)是人體內(nèi)一種重要的神經(jīng)傳遞物質(zhì)，它參與許多生命過(guò)程，研究表明帕金森氏病的發(fā)生與體內(nèi)多巴胺的濃度息息相關(guān)?？箟难?Ascorbic Acid,AA)又名為維生素C，在人體氧化還原代謝反應(yīng)中起調(diào)節(jié)作用。AA是人體不可缺少而又不能在體內(nèi)合成的一種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要來(lái)源于蔬菜、水果等天然食物中，AA又是重要的食品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑及抗氧化劑，可用于抗壞血病的預(yù)防和輔助治療。撲熱息痛化學(xué)名稱為對(duì)乙酰氨基苯 酹(Acetaminophen, AC),商品名稱有百服寧、必理通、泰諾等。它是最常用的非抗炎解熱鎮(zhèn)痛藥，解熱作用與阿司匹林相似，臨床上主要用于感冒發(fā)燒、關(guān)節(jié)痛、神經(jīng)痛及偏頭痛、癌性痛及手術(shù)后止痛等。因其對(duì)胃腸道刺激作用小，解熱鎮(zhèn)痛作用緩和持久，安全有效，故臨床上應(yīng)用較為廣泛。對(duì)上述三種藥物的分析測(cè)定具有重要意義。目前，檢測(cè)DA、AA和AC的方法主要有熒光法、高效液相色譜法和毛細(xì)管電泳法等。但它們存在著一些缺陷，要么需要復(fù)雜昂貴的儀器，需要專職人員進(jìn)行操作，要么需要耗時(shí)較多的樣品處理過(guò)程。因此開(kāi)發(fā)價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)單，而靈敏度又較高的DA、AA和AC的分析方法非常必要。電化學(xué)傳感技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單，成本低，樣品不需經(jīng)過(guò)預(yù)處理可直接測(cè)量，分析時(shí)間短，選擇性、靈敏度和重現(xiàn)性較好，穩(wěn)定性和抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。但是由于DA、AA和AC的電化學(xué)性質(zhì)極其相似，用一般的電化學(xué)方法難以檢測(cè)。而且一些生物或者環(huán)境樣品中三者的含量較低，因此開(kāi)發(fā)出高靈敏的、能同時(shí)檢測(cè)DA、AA、AC的電化學(xué)方法具有重要意義。石墨烯是由碳原子以Sp2雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體，其基本結(jié)構(gòu)單元為有機(jī)材料中最穩(wěn)定的苯六元環(huán)，是目前最理想的二維納米材料。石墨烯的特殊結(jié)構(gòu)使其表現(xiàn)出許多優(yōu)異性質(zhì)，如優(yōu)良的機(jī)械性能、好的導(dǎo)電性能以及高比表面積，同時(shí)它還具有成本低廉、可加工性好等優(yōu)點(diǎn)。目前，石墨烯制備技術(shù)的不斷完善，為基于石墨烯的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供了原料保障。但是，在石墨烯通往應(yīng)用的道路上，還面臨著另一個(gè)重要的問(wèn)題，就是如何實(shí)現(xiàn)其可控功能化。結(jié)構(gòu)完整的石墨烯是由不含任何不穩(wěn)定鍵的苯六元環(huán)組合而成的二維晶體，化學(xué)穩(wěn)定性高，其表面呈惰性狀態(tài)，與其它介質(zhì)的相互作用較弱，并且石墨烯片與片之間有較強(qiáng)的范德華力，容易產(chǎn)生聚集，使其難溶于水及常用的有機(jī)溶劑，這給石墨烯的進(jìn)一步研究和應(yīng)用造成了極大的困難。為了充分發(fā)揮其優(yōu)良性質(zhì)，并改善其成型加工性(如提高溶解性、在基體中的分散性等)，必須對(duì)石墨烯進(jìn)行有效的功能化。通過(guò)引入特定的官能團(tuán)，還可以賦予石墨烯新的性質(zhì)，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。硫化鑰(MoS2)是一種層狀的過(guò)渡金屬硫化物，它具有和石墨類似的結(jié)構(gòu)，由三個(gè)原子層(S-Mo-S)通過(guò)范德華力堆積而成，它具有比表面積大，吸附能力強(qiáng)，反應(yīng)活性高，催化性能強(qiáng)等特點(diǎn)。它的層間可插入其它基團(tuán)形成納米插層復(fù)合材料，使其具有新的物理性能(如導(dǎo)電、催化、磁性等)。這些特性都有利于制備具有優(yōu)良性能的電化學(xué)傳感器。因此，硫化鑰-石墨烯納米復(fù)合物將硫化鑰和石墨烯的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，將其應(yīng)用于發(fā)展新型的電化學(xué)傳感器，可用于DA、AA和AC的同時(shí)檢測(cè)，并提高檢測(cè)靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種能同時(shí)檢測(cè)DA、AA和AC的高靈敏的全固態(tài)電化學(xué)傳感器及其制法和用途。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳基底(I)、電極引線(3)、絕緣層(4)，其特征在于玻碳基底(I)表面涂有硫化鑰-石墨烯敏感膜(2)。 所述的硫化鑰-石墨烯敏感膜的制備方法為0. Γ1 mg的硫化鑰-石墨烯復(fù)合材料超聲均勻分散在f 10 mL的二次蒸餾水中。所述的硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于其制備方法，包括以下步驟
(1)玻碳基底(I)預(yù)處理；
(2)將硫化鑰-石墨烯溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為O.Γ1 mg/mL的分散
液；
(3)將分散均勻的硫化鑰-石墨烯滴涂到預(yù)處理的玻碳基底(I)表面，紅外燈烤干得到硫化鑰-石墨烯修飾玻碳基底(I)。步驟(I)中玻碳基底(I)預(yù)處理過(guò)程為先用拋光粉對(duì)玻碳基底(I)進(jìn)行打磨，然后對(duì)玻碳基底(I)進(jìn)行超聲清洗。在制備方法中，步驟⑵中硫化鑰-石墨烯分散液的濃度為O. Γ1 mg/mL，滴涂到玻碳基底(I)表面的硫化鑰-石墨烯的分散液為廣30微升。超聲清洗的溫度為25°C，頻率為53KHz。用于同時(shí)檢測(cè)多巴胺、撲熱息痛和抗壞血酸
積極有益效果本發(fā)明所述的電化學(xué)傳感器用于同時(shí)檢測(cè)DA、AA和AC ;本發(fā)明電化學(xué)傳感器的制備材料為全固態(tài)的、不含對(duì)人體有毒的、污染環(huán)境的無(wú)機(jī)納米材料。制備的傳感器穩(wěn)定性好，靈敏度高，重現(xiàn)性好，便于攜帶，成本低。本發(fā)明通過(guò)將具有優(yōu)良電化學(xué)性能和吸附性能的硫化鑰-石墨烯復(fù)合物固定在常規(guī)固體電極表面，實(shí)現(xiàn)了 DA、AA和AC的同時(shí)測(cè)定。DA、AA 和 AC 檢出限分別達(dá)到 I. O X 1(T8 mol/L、5. O X 1(T8 mol/L 和 2· 0 X 1(Γ8 mol/L,三者氧化峰電位的差值> 190 mV。


圖I為本發(fā)明硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)示意 圖2為DA、AA和AC在傳感器上的差分脈沖伏安 其中，I為玻碳基底、2為敏感膜、3為電極引線、4為絕緣層；曲線a為DA、AA和AC在裸玻碳電極上的差分脈沖伏安圖、曲線b為DA、AA和AC在石墨烯修飾玻碳電極上的差分脈沖伏安圖、曲線c為DA、AA和AC在硫化鑰-石墨烯修飾玻碳電極上的差分脈沖伏安圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
實(shí)施例I
如圖I所示，本發(fā)明硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳基底(I)、電極引線(3)、絕緣層(4)，玻碳基底(I)表面涂有硫化鑰-石墨烯敏感膜(2)。硫化鑰-石墨烯敏感膜(2)由O. I"! mg的硫化鑰-石墨烯復(fù)合材料超聲分散在1 10 mL的二次蒸懼水中得到。上述硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器的制備方法將O. I"! mg的硫化鑰-石墨烯復(fù)合材料超聲分散在廣10 mL的蒸餾水中，得到均勻的黑色的硫化鑰-石墨烯分散液，將Γ30微升的硫化鑰-石墨烯分散液涂覆到玻碳電極表面，紅外燈下烤干既得所需傳感器。上述硫化鑰-石墨烯的合成方法參見(jiàn)文獻(xiàn)(J. Zhang, J. M. Soon, K. P. Loh, J. H. Yin, J. Ding, Μ. B. Sullivian, P. ffu, Nano Letters 2007，7，2370-2376)。實(shí)施例2
如圖2所示，上述本發(fā)明硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器用于同時(shí)檢測(cè)DA、AA和AC。DA的濃度為IX ΙΟ—5 mol/L, AA的濃度為3X 10_5 mol/L, AC的濃度為IX 10_5 mol/L。測(cè)定條件測(cè)定介質(zhì)為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖溶液(pH 6. 0);采用差分脈沖伏安法(DPV)，其測(cè)定參數(shù)為脈沖振幅0. 05 V，脈沖周期0. 5 S，掃描速度50 mV/s,電位掃描范圍-0. Γθ. 9 V。圖2中，曲線a為裸玻碳電極在測(cè)定條件下同時(shí)測(cè)定DA、AA和AC的DPV圖；曲線b為石墨烯修飾玻碳電極同時(shí)檢測(cè)DA、AA和AC的DPV圖；曲線c為硫化鑰-石墨烯修飾玻碳電極同時(shí)檢測(cè)DA、AA和AC的DPV圖。從該圖中可知,相對(duì)于裸玻碳電極和石墨烯修飾玻碳電極，DA、AA和AC三種物質(zhì)在硫化鑰-石墨烯修飾玻碳電極上的電化學(xué)響應(yīng)得到了顯著提高，峰形最好，三者氧化峰電位的差值> 190 mV，說(shuō)明該修飾電極可用于DA、AA和AC的同時(shí)、靈敏檢測(cè)。以上實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在所述領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替代和改進(jìn)等，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，包括玻碳基底(I)、電極引線(3)、絕緣層(4)，其特征在于玻碳基底(I)表面涂有硫化鑰-石墨烯敏感膜(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于，所述的硫化鑰-石墨烯敏感膜的制備方法為0. Γ1 mg的硫化鑰-石墨烯復(fù)合材料超聲均勻分散在Γ10 mL的二次蒸餾水中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于其制備方法，包括以下步驟 (1)玻碳基底(I)預(yù)處理； (2)將硫化鑰-石墨烯溶入二次蒸餾水中經(jīng)超聲分散得到濃度為O.Γ1 mg/mL的分散液； (3)將分散均勻的硫化鑰-石墨烯滴涂到預(yù)處理的玻碳基底(I)表面，紅外燈烤干得到硫化鑰-石墨烯修飾玻碳基底(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于在制備方法中，步驟(2)中硫化鑰-石墨烯分散液的濃度為O. Γ1 mg/mL，滴涂到玻碳基底(I)表面的硫化鑰-石墨烯的分散液為廣30微升。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫化鑰-石墨烯電化學(xué)傳感器，其特征在于用于同時(shí)檢測(cè)多巴胺、撲熱息痛和抗壞血酸。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種硫化鉬-石墨烯納米復(fù)合物修飾的電化學(xué)傳感器，它主要特征為在玻碳電極表面覆有硫化鉬-石墨烯復(fù)合膜。其制法為將硫化鉬-石墨烯加入蒸餾水中分散均勻，得到硫化鉬-石墨烯分散液，然后將硫化鉬-石墨烯分散液涂覆到玻碳電極表面，蒸發(fā)溶劑既得所需傳感器。本發(fā)明電化學(xué)傳感器的制備材料為全固態(tài)的、不含對(duì)人體有毒的、污染環(huán)境的無(wú)機(jī)納米材料。制備的電化學(xué)傳感器具有穩(wěn)定性好、靈敏度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。利用該傳感器可實(shí)現(xiàn)多巴胺、撲熱息痛和抗壞血酸的同時(shí)、靈敏測(cè)定，使其檢出限分別達(dá)到1.0×10-8 mol/L、2.0×10-8 mol/L和5.0×10-8mol/L，三者氧化峰電位的差值＞190mV。
文檔編號(hào)G01N27/26GK102866188SQ20121041652
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月27日
發(fā)明者黃克靖, 謝宛珍, 劉彥明, 王蘭 申請(qǐng)人:信陽(yáng)師范學(xué)院