[发明专利]一种壳聚糖-石墨烯/金纳米粒子@碳纳米管离子印迹传感器的制备方法

说明书

本发明涉及一种壳聚糖基纳米复合材料印迹铅离子电化学传感器的制备方法，属于纳米功能材料以及电化学传感器技术领域；具体步骤如下：采用壳聚糖为功能单体，铅离子为模板离子，三聚磷酸钠为交联剂，金纳米颗粒、石墨烯和碳纳米管为导电增强剂，通过电沉积和滴涂方法制备得到壳聚糖基纳米复合材料印迹铅离子电化学传感器；本发明制备的传感器通过纳米粒子之间的协同、耦合效应提高了传感器的电化学响应和灵敏度；制备工艺简单、响应快速、绿色环保、灵敏度高以及抗干扰能力强等优点，可以实现对水环境中痕量铅离子的高效快速检测。

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖基纳米复合材料印迹铅离子电化学传感器的制备方法，属于纳米功能材料以及电化学传感器技术领域。

背景技术

铅，第ⅥA族，第六周期元素，是自然界中污染最为严重的污染物之一，铅对人类尤其是人类儿童健康的危害已经引起人们的广泛关注。铅广泛的存在于地壳之中，常见于土壤、植物以及水源之中，极少以单质的形式存在，主要以无机氧化物形式存在于矿石中，并与铜、银、锌等共存。铅主要应用于建筑、铅酸电池、军事、合金等行业。铅污染主要来源于采矿、冶炼、垃圾焚烧、工业排污等。自从20世纪70年代，汽油中铅添加剂的加入使得汽油成为铅污染的最主要来源，也使得铅污染成为最分散的，污染最为严重的重金属污染。铅对人体的毒性很大，铅中毒会影响人体的骨骼发育、智商发展(尤其是儿童)、贫血、内分泌失调、心率失常等，而且铅中毒对人体造成的损伤无法修复和弥补；因此实现对铅离子的准确快速检测极其重要。

传统的铅检测技术主要有原子吸收光谱法(atomic absorption spectroscopy,AAS)，毛细管电泳分析法(capillary electrophoresis,CE)，高效液相色谱法(highperformance liquid chromatography,HPLC)、原子发射光谱法(atomic emissionspectrometry，AES)、原子荧光光谱法(atomic fluorescence spectrometry,AFS)、电感耦合等离子体法(inductively coupled plasma,ICP)、电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma-mass spectroscopy,ICP-MS)等。传统的检测方法使用的检测仪器昂贵，测试过程繁琐、无法大规模普及，因此简单实用的电化学方法成为铅污染检测的优秀选择方案。电化学传感器具有仪器装置微型化、操作简单、无需复杂前处理、便于自动化和连续分析等优势。但是，目前使用用电化学传感器检测铅离子的灵敏度和准确度并不高。其中，选择合适的修饰材料和修饰方法是解决此问题的关键。壳聚糖作为自然界第二大天然高分子聚合物，是迄今为止发现的唯一天然碱性多糖，其分子链中含有丰富的氨基和羟基，能与金属离子螯合使其具有富集、吸附重金属的作用。目前，多元组合修饰电极更能表现出不同于单一修饰所具备的协同和耦合效应，其在灵敏度、选择性、重现性和稳定性上优于单组分修饰电极。纳米材料尤其是碳基纳米材料和金属纳米材料，由于具有独特的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应以及介电限域效应，已被广泛应用到化学与生物传感器的构筑方面。如金纳米颗粒能与多种生物大分子结合，且不影响生物大分子的生物活性，在生物传感领域具有广阔的应用前景。石墨烯作为一种具有二维结构的新型碳基材料，具有更大的比表面积和高电子传导能力，是电化学传感器领域的理想电极修饰材料。而单纯的对基体进行改性没有从根本上解决这个问题，所以研究一种高灵敏度、快速定量分析、成本低廉及抗干扰能力强等功能于一体的新型电化学传感器具有广阔的应用前景。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明首先提供一种壳聚糖-石墨烯/金纳米粒子@碳纳米管离子印迹传感器，以玻碳电极为工作电极，在玻碳电极表面以壳聚糖为功能单体，二价铅离子为模板离子，石墨烯/金纳米粒子为导电增强剂共同组成印迹层，并且在印迹层与玻碳电极之间增加多壁碳纳米管层与印迹层组成复合膜，复合膜修饰在玻碳电极表面构建得到离子印迹传感器；复合膜分为多壁碳纳米管层以及离子印迹层，表面有较多微孔，电极有效使用直径为Φ6mm。