本發(fā)明涉及化學檢測技術領域。更具體地說，本發(fā)明涉及一種金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法。

技術背景

目前，化學修飾電極在電化學領域的報道層出不窮，尤其針對玻碳電極的研究尤為常見。由于玻碳電極電催化性能較低，和反應物之間的電子傳遞較少，所以本發(fā)明的申請人研究在電極表面修飾金納米棒殼聚糖納米材料，使其富有更高的導電性等電化學特性。金納米材料具有比表面積大、光學性能優(yōu)異、生物兼容性良好、導電性強等特性，能有效提高電子傳輸速率。金納米棒(aunrs)作為一種一維金納米材料，由于其長徑、短徑、長徑比及分布范圍可調(diào)，使它具有了不同于普通金納米粒子的光學和電化學性質(zhì)。通過調(diào)節(jié)金納米棒的長徑比來調(diào)控aunrs的局域表面等離子共振吸收峰，可實現(xiàn)從可見光區(qū)調(diào)節(jié)到近紅外區(qū)，不但提高對周圍的介電常數(shù)的敏感度，同時也在生物傳感領域的信號放大效果增強。這些優(yōu)越的電學性質(zhì)使金納米棒廣泛應用于生化分析檢測領域，發(fā)揮了巨大的應用潛力。

而殼聚糖(cs)是甲殼素脫去部分乙酰基后的產(chǎn)物，是一種重要的天然高分子材料。利用殼聚糖分子中氨基易于質(zhì)子化的特性,制備復合膜材料。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本發(fā)明還有一個目的是提供一種金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法，其中，包括

將十六烷基三甲基溴化銨、油酸鈉、溫水、硝酸銀、氯金酸混合，再與濃鹽酸、抗壞血酸混合得到混合溶液，然后將晶種與所述混合溶液反應得到金納米棒溶液，再將所得金納米棒溶液與殼聚糖溶液混合后，超聲離心得到金納米棒殼聚糖溶液，將所得的金納米棒殼聚糖溶液滴定于裸玻碳電極上，干燥后即得到所述金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，具體包括以下步驟：

步驟一、將十六烷基三甲基溴化銨、油酸鈉和45-55℃的溫水攪拌混合均勻得到溶液a；

步驟二、將所述溶液a自然冷卻至室溫后，在29-31℃的水浴條件下，將硝酸銀溶液與所述溶液a混合均勻，靜置得到溶液b；

步驟三、將所得的溶液b與氯金酸溶液混合，攪拌至溶液變澄清得到溶液c；

步驟四、將所得溶液c與濃鹽酸溶液、抗壞血酸溶液混合得到混合溶液d；

步驟五、將晶種與所述混合溶液d混合，靜置得到金納米棒溶液；

步驟六、將所得的金納米棒溶液與殼聚糖溶液超聲混勻，離心得到金納米棒殼聚糖溶液；

步驟七、將所得的金納米棒殼聚糖溶液滴定于裸玻碳電極上，晾干即得到所述金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述步驟一中十六烷基三甲基溴化銨、油酸鈉和溫水的的質(zhì)量比為7:1～1.5：470～500；攪拌時間為25～35分鐘。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述步驟二中使用的是14.4ml5.0mmol/l的硝酸銀溶液。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述步驟三中使用的是25.0ml0.01mol/l氯金酸溶液；攪拌時間大于30分鐘。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述步驟四中使用的是1.5ml12mol/l的濃hcl以及0.8ml0.1mmol/l的抗壞血酸。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述晶種為粒徑1-2nm的金納米顆粒；靜置時間為6-10小時。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述殼聚糖溶液的質(zhì)量分數(shù)為0.5％，且所述金納米棒溶液與殼聚糖溶液的體積比為1:1，所述金納米棒溶液與殼聚糖溶液超聲混合后，至少在轉速5000rpm離心兩次，每次至少10分鐘。

優(yōu)選的是，所述的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的制備方法中，所述裸玻碳電極進行以下預處理：

將裸玻碳電極置于質(zhì)量分數(shù)5-8％的氫氟酸中10-15s，然后使用超純水沖洗2-3min，再放置在含有粒度0.3μm的拋光粉的拋光布上拋光至鏡面，隨后將玻碳電極依次置于甲醇、濃度為0.5mol/l的h2so4溶液和超純水中分別超聲25～35s，并在每次超聲結束后用超純水沖洗0.5～1.5min得到預處理的裸玻碳電極。

優(yōu)選的是，所述步驟五具體包括：將晶種與所述混合溶液d混合后裝入密閉容器中，使用氮氣充滿所述密閉容器并加壓至25～30mpa，然后再靜置；加壓有助于加快金納米棒的形成速度，并使得形成的金納米棒質(zhì)地更加均勻。

所述步驟七中，所述步驟七中，將所得的金納米棒殼聚糖溶液滴定于裸玻碳電極上后，置于2500～3000高斯的靜磁場中晾干，所述靜磁場以100高斯每分鐘的速度遞減并穩(wěn)定在200高斯。溶液滴定在電極上后由于分子間的作用以及咖啡圈效應導致干燥后金納米棒無法均勻覆蓋在電極的表面，而通入靜磁場后，在磁場的作用下，金納米棒的排布更加規(guī)律，也能更加均勻的修飾在電極上。

本發(fā)明具有以下有益效果：

首先，本發(fā)明的電極由于使用金納米棒對玻碳電極進行修飾，充分發(fā)揮了金納米棒比表面積大、光學性能優(yōu)異、生物兼容性良好、導電性強等特性，有效提高了電極的電子傳輸速率，解決了傳統(tǒng)玻碳電極電催化性能較低，和反應物之間電子傳遞較少的問題。同時利用殼聚糖分子中氨基易于質(zhì)子化的特性，將其與金納米棒溶液混合后滴定，能夠在玻碳電極上形成復合膜，使得金納米棒均勻覆蓋在玻碳電極上。

其次，本發(fā)明的制備方法中嚴格控制十六烷基三甲基溴化銨、油酸鈉、溫水、硝酸銀、氯金酸、濃鹽酸、抗壞血酸、晶種以及殼聚糖的用量和配比，避免浪費，特別是對十六烷基三甲基溴化銨、氯金酸的摩爾比以及晶種的大小進行特別設計，合理的調(diào)節(jié)了金納米棒的長徑、短徑、長徑比及分布范圍，使它具有了不同于普通金納米粒子的光學和電化學性質(zhì)。同時本發(fā)明制備方法通過調(diào)節(jié)金納米棒的長徑比來調(diào)控金納米棒的局域表面等離子共振吸收峰，可實現(xiàn)從可見光區(qū)調(diào)節(jié)到近紅外區(qū)，不但提高對周圍的介電常數(shù)的敏感度，同時也在生物傳感領域的信號放大效果增強。

最后，采用本發(fā)明制備方法得到的納米材料修飾電極用于檢測氨基酸濃度時，操作過程簡單方便，靈敏度高、有良好的電化學信號。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極與未修飾的玻碳電極的電化學響應得到的循環(huán)伏安圖；

圖2為本發(fā)明實施例1的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極與未修飾的玻碳電極的電化學響應得到的交流阻抗圖；

圖3為本發(fā)明實施例1的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極與未修飾的玻碳電極的電化學響應得到的差分脈沖伏安圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明做詳細說明，以令本領域普通技術人員參閱本說明書后能夠據(jù)以實施。

需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。

本發(fā)明所涉及到的術語定義：

除非另外定義，否則本文所用的所有技術及科學術語都具有與本發(fā)明所屬領域的普通技術人員通常所了解相同的含義。雖然在本發(fā)明的實踐或測試中可使用與本文所述者類似或等效的任何方法、裝置和材料，但現(xiàn)在描述優(yōu)選方法、裝置和材料。

實施例1：

一、制備金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極：稱取約7.0gctab和1.234g油酸鈉溶于50℃的480ml水中并攪拌30分鐘；當溶液自然冷卻至室溫后，在30℃水浴條件下，加入14.4ml5.0mmol/l的agno3溶液并攪拌5分鐘，然后靜置15分鐘；取25.0ml0.01mol/l的氯金酸溶液加入到上述混合溶液中，充分攪拌30分鐘以上直至溶液由亮黃色變?yōu)槌吻鍨橹梗蝗?.5ml濃hcl溶液加入到反應溶液中，繼續(xù)攪拌15分鐘；然后將0.8ml0.1mmol/l的抗壞血酸溶液加入到該混合液中并攪拌1分鐘；最后取0.4ml晶種溶液加入到混合液中，繼續(xù)攪拌1分鐘后放置過夜。取1ml上述溶液溶于1ml0.5wt％殼聚糖溶液中，超聲混勻，在轉速為5000rpm下離心10min，離心2次。所得沉淀分散于水溶液中并超聲，最后取5μl溶液滴定于預處理好后的裸玻碳電極表面。將修飾好的電極在室溫下中晾干，則該金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極制備完成。

二、性能測定：

1、使用修飾的玻碳電極在電解液為5mmk3fe(cn)6/k4fe(cn)6，支持電解質(zhì)為0.1mkcl中測定以得到循環(huán)伏安圖。同時使用未進行修飾的玻碳電極在同樣的條件下進行測定

測定過程中的參數(shù)為：

儀器型號(instrumentmodel)：chi660e

起始電位(inite)(v)＝-0.1

高電位(highe)(v)＝0.6

低電位(lowe)(v)＝-0.1

初始掃描極性(initp/n)＝陽極

掃描速率(scanrate)(v/s)＝0.05

掃描次數(shù)(segment)＝2

樣品間隔(sampleinterval(v))＝0.001

靜止時間(quiettime)(sec)＝2

靈敏度(sensitivity)(a/v)＝1e-4

得到如圖1所示的循環(huán)伏安圖，橫坐標e表示電勢，縱坐標i表示電流，其中b表示本發(fā)明的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的電化學響應的伏安曲線，a表示未修飾的玻碳電極的電化學響應的伏安曲線。通過對比未修飾與修飾后的電極，可以看出修飾電極的循環(huán)伏安電流響應值較小。

2.材料與上述1相同，僅換為交流阻抗測試方法，則得交流阻抗圖，如圖2所示，

其中測試過程中的參數(shù)設置為：

儀器型號(instrumentmodel)：chi660e

起始電位(inite(v))＝0.24

高頻率(highfrequency)(hz)＝1e+4

低頻率(lowfrequency)(hz)＝0.1

振幅(amplitude)(v)＝0.005

靜止時間(quiettime)(sec)＝2

循環(huán)數(shù)(cycles)(0.1-1hz)＝1

如圖2所示，其中b表示本發(fā)明的金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極的電化學響應的交流阻抗曲線，a表示未修飾的玻碳電極的電化學響應的交流阻抗曲線。通過對比，修飾后的電極得到的阻值較大，與循環(huán)伏安結果一致，金納米棒殼聚糖納米材料成功修飾于電極表面。

3.材料與與1相同，電解液為0.1mpbs緩沖溶液，支持電解質(zhì)為0.1mm酪氨酸，得到差分脈沖伏安曲線，如圖3所示，其中測試過程中的參數(shù)設置為：

儀器型號(instrumentmodel)：chi660e

起始電位(inite)(v)＝0.7

終止電位(finale)(v)＝1.2

電位增幅(incre)(v)＝0.004

增幅(amplitude)(v)＝0.05

脈沖寬度(pulsewidth)(sec)＝0.05

樣品間隔(sampleinterval)(s)＝0.0167

靜止時間(quiettime)(sec)＝2

靈敏度(sensitivity)(a/v)＝1e-5

如圖3所示，橫坐標e表示電勢，縱坐標i表示電流，基于金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極b與未修飾a的玻碳電極的電化學響應得到的差分脈沖伏安曲線。從圖3所示的差分脈沖伏安曲線可得知金納米棒殼聚糖納米材料的電流強度較未修飾的玻碳電極的電流強度更大，表明修飾電極對酪氨酸的檢測較未修飾的玻碳電極靈敏度更高。本發(fā)明公開了一種新型電化學傳感的修飾電極的制備方法。本發(fā)明應用金納米棒的新型的電化學傳感材料。從圖1所示的循環(huán)伏安圖可得知金納米棒殼聚糖納米材料的電流強度隨較未修飾的玻碳電極的強度小，從圖2所示的交流阻抗圖也可得到金納米棒殼聚糖納米材料修飾的電極有更大的阻值，從圖3所示的差分脈沖曲線也可得到修飾電極相比較于未修飾電極有更高的靈敏度。因此，金納米棒/殼聚糖金納米棒殼聚糖納米材料可以作為很好的電化學傳感材料，在利用電化學方法測試中得到很高的電化學響應。通過使用本發(fā)明的修飾電極檢測氨基酸濃度，使得方法操作簡單、檢測快速、靈敏度高，具有相當廣泛的應用前景。

實施例2

稱取約7.0gctab和1.234g油酸鈉溶于45℃的470ml水中并攪拌25分鐘；當溶液自然冷卻至室溫后，在30℃水浴條件下，加入14.4ml5.0mmol/l的agno3溶液并攪拌5分鐘，然后靜置15分鐘；取25.0ml0.01mol/l的氯金酸溶液加入到上述混合溶液中，充分攪拌30分鐘以上直至溶液由亮黃色變?yōu)槌吻鍨橹?；?.5ml濃hcl溶液加入到反應溶液中，繼續(xù)攪拌15分鐘；然后將0.8ml0.1mmol/l的抗壞血酸溶液加入到該混合液中并攪拌1分鐘；最后取0.4ml的粒徑為1nm的金納米顆粒作為晶種溶液加入到混合液中，繼續(xù)攪拌1分鐘后放置過夜，得到金納米棒溶液。取1ml上述溶液溶于1ml0.5wt％殼聚糖溶液中，超聲混勻，在轉速為5000rpm下離心10min，離心2次。所得沉淀分散于水溶液中并超聲，最后取5μl溶液滴定于預處理好后的裸玻碳電極表面。將修飾好的電極在室溫下中晾干，則該金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極制備完成。

實施例3

稱取約7.0gctab和1.234g油酸鈉溶于45℃的500ml水中并攪拌35分鐘；當溶液自然冷卻至室溫后，在30℃水浴條件下，加入14.4ml5.0mmol/l的agno3溶液并攪拌5分鐘，然后靜置15分鐘；取25.0ml0.01mol/l的氯金酸溶液加入到上述混合溶液中，充分攪拌30分鐘以上直至溶液由亮黃色變?yōu)槌吻鍨橹?；?.5ml濃hcl溶液加入到反應溶液中，繼續(xù)攪拌15分鐘；然后將0.8ml0.1mmol/l的抗壞血酸溶液加入到該混合液中并攪拌1分鐘；最后取0.4ml的粒徑為2nm的金納米顆粒作為晶種溶液加入到混合液中，繼續(xù)攪拌1分鐘后放置過夜，得到金納米棒溶液。取1ml上述溶液溶于1ml0.5wt％殼聚糖溶液中，超聲混勻，在轉速為5000rpm下離心10min，離心2次。所得沉淀分散于水溶液中并超聲，最后取5μl溶液滴定于預處理好后的裸玻碳電極表面。將修飾好的電極在室溫下中晾干，則該金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極制備完成。

實施例4

稱取約7.0gctab和1.234g油酸鈉溶于45℃的500ml水中并攪拌35分鐘；當溶液自然冷卻至室溫后，在30℃水浴條件下，加入14.4ml5.0mmol/l的agno3溶液并攪拌5分鐘，然后靜置15分鐘；取25.0ml0.01mol/l的氯金酸溶液加入到上述混合溶液中，充分攪拌30分鐘以上直至溶液由亮黃色變?yōu)槌吻鍨橹梗蝗?.5ml濃hcl溶液加入到反應溶液中，繼續(xù)攪拌15分鐘；然后將0.8ml0.1mmol/l的抗壞血酸溶液加入到該混合液中并攪拌1分鐘；最后取0.4ml的粒徑為2nm的金納米顆粒作為晶種溶液加入到混合液中，繼續(xù)攪拌1分鐘后裝入密閉容器中，使用氮氣充滿所述密閉容器并加壓至25～30mpa，然后再靜置放置過夜，得到金納米棒溶液。取1ml上述溶液溶于1ml0.5wt％殼聚糖溶液中，超聲混勻，在轉速為5000rpm下離心10min，離心2次。所得沉淀分散于水溶液中并超聲，最后取5μl溶液滴定于預處理好后的裸玻碳電極表面，然后置于3000高斯的靜磁場中晾干，所述靜磁場以100高斯每分鐘的速度遞減并穩(wěn)定在200高斯至晾干，則該金納米棒殼聚糖納米材料修飾電極制備完成。

盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)。