[发明专利]一种N掺杂石墨烯生物传感器

说明书

本发明公开了一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极。本发明提出的N掺杂石墨烯生物传感器，其稳定好，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种N掺杂石墨烯生物传感器。

背景技术

生物传感器是利用生物物质(如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜、微生物、细胞等)作为识别元件，将生化反应转变成定量的物理、化学信号，从而能够进行生命物质和化学物质检测和监控的装置，它具有成本低、操作简单、灵敏度高、选择性好、响应速度快、可用于实时和现场分析等优点。在生物、医学、化学、食品、工业生产、环境监测及国家安全等学科和领域有着重要的应用价值。

目前，科学家们已经对石墨烯在纳米电子器件、低温超导材料、超级电容器、显微滤网和传感器等方面的应用进行了广泛而深入的研究。在石墨烯的众多应用研究中，将其应用于生物传感器的搭建，是近几年才刚刚兴起的热点方向。目前现有的石墨烯生物传感器存在导电性差，分析性能不理想的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种N掺杂石墨烯生物传感器，其稳定好，灵敏度高。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极，所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极按照以下工艺进行制备：

S1、按重量份在100-200份质量分数为40-50％的氧化石墨烯溶液中加入120-150份Tris试剂并搅拌均匀，调节pH值为7-8后加入20-50份多巴胺，搅拌反应10-20h，反应结束后以8000-10000r/min的转速离心10-15min，用去离子水洗涤后进行真空干燥，然后在氩气保护下进行热处理得到N掺杂石墨烯，其中，热处理的温度为900-1000℃，热处理的时间为0.5-1.5h；

S2、将N掺杂石墨烯超声分散于去离子水中形成浓度为0.001-0.01mg/mL的溶液，加入2，5-二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯，调节2，5-二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯的浓度为0.2-0.8mol/L，浸入铂电极，然后在-0.9～-1.2V的电位下电沉积50-100s，用去离子水洗涤，室温干燥得到所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极。

优选地，所述反应试剂层包括石墨烯、乙酰胆碱酯酶和N-甲基吡咯烷酮。

优选地，所述对电极为饱和甘汞电极。

优选地，在S1中，热处理的温度为950-980℃，热处理的时间为1-1.3h。

本发明所述N掺杂石墨烯生物传感器中，选择了N掺杂石墨修饰的铂电极为工作电极，N掺杂石墨烯中因表面覆盖有多巴胺，避免了石墨烯的团聚，使得到的石墨烯具有大的比表面积和介孔结构，将其沉积在工作电极表面，分布均匀，密度可控，将其用作工作电极得到的生物传感器稳定性好，检测的灵敏度高。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1