[发明专利]一种二氧化锡‑三维石墨烯纳米复合材料固定蛋白质修饰电极的制备及电化学传感应用研究

说明书

技术领域

本发明涉及一种SnO2-3DGR纳米复合材料固定蛋白质修饰离子液体碳糊电极；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

碳糊电极是利用导电性的石墨粉与憎水性的粘合剂混制成糊状物，然后填充在电极管中而制成的一类碳电极，它具有制备简单、价格便宜、选择性好、灵敏度高、电位适用范围宽及表面易于更新等优点。室温离子液体是指在室温及邻近温度下完全由阴阳离子组成的液体物质，它具有电化学窗口宽、导电率高、热稳定性和化学稳定性好等优点。离子液体作为憎水性粘合剂与石墨粉混合制备离子液体修饰碳糊电极，离子液体的存在能够有效地改变电极的性能，既可以增加碳糊电极的稳定性，又可以增加导电效率。

酶生物传感器的构建需要解决两个关键问题，一是如何在电极表面上实现酶的固定且不变性；二是如何加速酶蛋白与电极之间的电子转移。由于大多数酶的氧化还原中心深深埋在它们的内部结构中，直接电化学通常很难实现。解决这两个关键问题是界面材料的选择和电子转移速度的加快。因此，许多具有大表面积和良好的生物相容性的纳米材料如金属纳米粒子，金属硫化物，金属氧化物和碳材料等被用于固定生物酶。

氧化还原蛋白质和酶等生物大分子的直接电化学研究，不仅能帮助人们深入认识生物系统的电子传递机理，还能为开发新型生物传感器、新型生物燃料电池等提供重要的理论基础和技术支撑。由于酶活性中心通常埋藏较深，在电极表面很难发生直接电化学，而且它们直接吸附在裸电极表面容易发生脱落或变性。因此，寻找能保持酶的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。

三维石墨烯是由二维石墨烯纳米片之间相互交联形成的具有多孔网络结构的三维材料。三维石墨烯不仅克服了石墨烯纳米片中经常会出现聚集和堆叠的情况，表现出许多优点，如优异的电荷传导能力、大的比表面积等。纳米金属氧化物（MxOy）由于其优越的电学、光学和光电性质，在电化学生物传感器中有着巨大的潜在应用价值。在这些金属氧化物中，其中纳米SnO₂是一种重要的宽带隙（3.6-4.0 eV）金属氧化物半导体材料，表现出优良的物理化学性能，被应用在如气敏传感器、透明导电薄膜、太阳能电池、催化剂等诸多领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SnO₂-3DGR纳米材料固定蛋白质修饰离子液体碳糊电极的制备方法，并用该修饰电极对TCA进行检测。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种SnO₂-3DGR纳米材料固定蛋白修饰离子液体碳糊电极的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备离子液体碳糊电极（CILE）：称取一定量石墨粉和N-己基吡啶六氟磷酸盐（HPPF₆）并加入液体石蜡作为粘合剂，放入研钵中充分研磨。待充分研磨将其填入内径为4 mm的玻璃电极管中，插入铜丝作为导线，将玻璃电极管中的固体混合物压实即得CILE。使用前将电极表面打磨成镜面；

（2）制备CTS/Mb/SnO₂-3DGR/CILE复合膜修饰电极：将步骤（1）制得的CILE表面滴加SnO₂-3DGR悬浮液，得到SnO₂-3DGR修饰电极，晾干后滴加配制好的Mb溶液，自然晾干后滴加CTS溶液得到CTS/Mb/SnO₂-3DGR/CILE离子液体碳糊电极。

所述步骤（1）中，所述石墨粉1.6 g，HPPF₆为0.8 g，液体石蜡500 μL。

所述步骤（2）中，所述SnO₂-3DGR为8 μL 0.6 mg/mL，所述Mb溶液为8 μL 15 mg/mL，所述壳聚糖溶液为1.0 mg/mL 6.0 μL。

所述SnO₂-3DGR是采用以下步骤的制备方法制得：

取10 mL 3.6 mg/mL的氧化石墨烯（GO）水溶液超声30 min备用，分别称量0.066 g SnCl•2H₂O和0.054 g尿素加入20 mL水搅拌待其充分溶解后逐滴加入到GO中并快速搅拌1 h后转入50 mL的高压反应釜中于180℃加热16 h，冷却至室温得到圆柱形水凝胶，用水和乙醇分别清洗三次后在-87℃冷冻干燥12 h，即得SnO₂-3DGR纳米复合材料。