[发明专利]一种孔状石墨烯‑辣根过氧化酶修饰玻碳电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种孔状石墨烯-辣根过氧化酶修饰玻碳电极的制备方法。

背景技术

石墨烯（GN）是一种新型的二维碳基纳米材料，它独特的电学、光学和力学性能，使其迅速成为当前物理、化学和材料学等领域的研究热点。据报道，通过修饰石墨烯的结构（基底或边缘）可以改进石墨烯性能，产生新型的石墨烯基材料。近年来，越来越多的研究人员开始关注石墨烯中缺陷的潜在应用，并发现石墨烯上的许多催化反应、电子转移和化学反应活性都发生在缺陷位点处。

孔状石墨烯（PGN）是一种改性的石墨烯，在其片层上有许多纳米级的孔，这种新型的材料与纯石墨烯相比有更好的性质。孔状石墨烯是一种非常有用的支持材料，它不仅可以提供大的比表面积而且可以促进反应物的扩散和传质。此外，孔状石墨烯还具有良好的吸附性能。由于其独特的多孔性，它在气体分离、海水淡化、燃料电池、电化学电容器和电化学传感器中有潜在的应用价值。然而，制备孔状石墨烯的方法通常都需要基底且过程复杂，需要配备高成本的电子仪器才能完成。然而用银纳米粒子刻蚀石墨烯是一种简单可行的方法，将氧化石墨烯与银离子在“一锅法”中同时还原，再用酸将嵌入在石墨烯片层上的银纳米粒子除去，即得到孔状石墨烯。孔状石墨烯具有良好的吸附性和生物相容性，在生物传感器中有很好的应用。

过氧化氢（H₂O₂）是一种活性氧物种（ROS），它是人体一些新陈代谢反应的氧化产物。H₂O₂的浓度与人类的健康有着密不可分的关系。因此，快速、精确的检测H₂O₂有着重大的意义。辣根过氧化酶（HRP）可以促进电子的传递、催化反应的进行，将其固定在孔状石墨烯上既可以保持其催化活性又可以缩短传质路径、提高传质速率，从而构建成具有制备简单、响应快、催化活性高的酶传感器。

发明内容

基于上述，本发明的目的在于提供一种孔状石墨烯-辣根过氧化酶修饰玻碳电极的制备方法，并用这种修饰电极对H₂O₂进行检测。

本发明的目的是这样实现的：

a. 制备氧化石墨烯

用修正的Hummers法制备氧化石墨烯：首先量取浓硫酸，冰水浴冷却至-4℃，搅拌条件下，依序缓慢加入石墨粉、硝酸钠和高锰酸钾，控制反应温度在8℃～12℃，搅拌反应2h；然后将混合液移入三口烧瓶，在30℃下继续搅拌30min，得到糊状物；保持搅拌不变，在糊状物中连续加入去离子水，升温至98℃，反应30min后，在搅拌下滴加30 % H₂O₂直至无气泡冒出，产物由棕褐色变为亮黄色；离心分离产物，分别用5 % 盐酸和蒸馏水离心洗涤产物，得氧化石墨；将制得的氧化石墨超声剥离，离心除去下层未剥离的氧化石墨，得到上层混合液即为氧化石墨烯；最后用0.22μm微孔滤膜过滤，水洗4次，低压冷冻干燥，将干燥后的氧化石墨烯配成1.0mg·mL^-1的分散液，待用；

b. 制备银纳米粒子-石墨烯复合材料

用“一锅法”制备银纳米粒子-石墨烯复合材料：称取十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）溶解在水中，将十六烷基三甲基溴化铵水溶液与氧化石墨烯分散液混合超声1h，得到十六烷基三甲基溴化铵功能化的氧化石墨烯（CTAB-GO），备用；再将3 % 氨水滴入硝酸银水溶液中，直到产生的白色沉淀消失，制得银氨溶液，接着将银氨溶液滴入十六烷基三甲基溴化铵功能化的氧化石墨烯（CTAB-GO）中，在N₂保护下充分搅拌2h，最后在搅拌下加入硼氢化钠水溶液，在80℃下反应12h，使银离子与氧化石墨烯一起还原，制得银纳米粒子-石墨烯复合材料。产物用0.22μm微孔滤膜过滤，水洗4次，低压冷冻干燥，备用；

c. 制备孔状石墨烯

将制得的银纳米粒子-石墨烯复合材料超声分散在水中，加入硝酸溶液，在室温下搅拌4天，除去银纳米粒子，最终产物用0.22μm微孔滤膜过滤，水洗4次，低压冷冻干燥，制得孔状石墨烯，备用；

d. 玻碳电极预处理