[发明专利]石墨烯‑类水滑石片‑石墨相氮化碳复合材料固定蛋白修饰电极及其制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种石墨烯-类水滑石片-石墨相氮化碳复合材料固定蛋白修饰电极；本发明还涉及所述修饰电极的制备方法及其在电化学传感检测方面的应用。

背景技术：

生物传感器是结合生物或者生物衍生物的敏感元件与理化换能器的一类分析装置，可根据分析物的浓度产生间断或连续的信号，并且信号强弱与浓度成正比[张先恩，生物传感器[M],北京:化学工业出版社,2006,16-40.]。其中，酶电化学传感器在近年来引起了极大的关注。牛血红蛋白酶(Hb)结构简单且具有代表性，易于实现大规模生产，因此被作为直接电化学的理想模型，同时，对于Hb直接电子转移的研究还可以促进人们对生物体电子转移机理的理解。然而，Hb的活性中心埋藏较深，在电极表面很难发生直接电化学，并且直接吸附在裸电极表面的Hb容易发生脱落变性。因此，寻找能保持酶活性并促进直接电子传递的材料，已成为生物电化学传感领域研究的重要课题。

石墨烯纳米片是一种性能卓越的二维纳米材料，具有良好的导电性，较大的比表面积以及优异的机械性能，近年来广泛用于电化学领域的相关工作[K.S.Novoselov,A.K.Geim,S.V.Morozov,D.Jiang,Y.Zhang,S.V.Dubonos,I.V.Grigorieva,A.A.Firsov,Electric field effect in atomically thin carbon films.Science,2004,306:666～669.]。然而，现今广泛采用的化学还原法制备的还原氧化石墨烯(GR)的固有电化学性能却受到了很大限制，这是因为在还原过程中，石墨烯片层间容易发生不可逆堆叠和重新聚集，这不仅增大了各片层间的接触电阻，还极大的限制了石墨烯的电化学在各个领域的潜在应用[X.C.Dong,H.Xu,X.W.Wang.3D graphene-cobalt oxide electrode for high-performance supercapacitor and enzymeless glucose detection.ACS nano,2012,6:3206～3213.]。研究发现，通过将其他纳米材料层层嵌插在GR片层间可以有效解决这种片层堆叠问题。Wimalasiri等人将剥离后的NiAl水滑石整合到GR片层间，制备了一种GR-ELDH二元杂化物并在超级电容器方面显示出卓越的性能[Y.Wimalasiri,R.Fan,X.S.Zhao.Assembly of Ni-Al layered double hydroxide and graphene electrodes for supercapacitors.Electrochimica Acta,2014,134:127～135.]。同时，近年来为了解决 GR片层的不可逆堆叠现象，越来越多的努力也倾向于通过凝胶法制备三维的均相石墨烯分散体系。这种凝胶化的方法可以快速的整合二维的GR片层，形成一种三维立体的结构，这极大的促进了高性能的GR在各个领域内的实际应用[C.Li,G.Q.Shi.Functional gels based on chemically modified graphenes.Adv.Mater.,2014.26(24):3992～4012.]。