[发明专利]一种石墨烯基非酶葡萄糖传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种石墨烯基非酶葡萄糖传感器及其制备方法和应用。本发明提供了一种石墨烯基非酶葡萄糖传感器，包括铜基板、生长在所述铜基板表面的石墨烯薄膜、散布在石墨烯薄膜表面的二维层状结构化合物和铜纳米粒子外层。在本发明中，石墨烯是一种二维纳米材料，具有高比表面积、导电性优异和生物兼容性优异的特点，有利于提高传感器的灵敏度；二维层状结构化合物其具有较大的比表面积、良好的导电性、稳定性和机械性能；铜纳米粒子具有大的表面体积比和电子性能，能够与二维层状结构化合物协同修饰传感器衬底‑电极组合，帮助生物识别，以增加靶标结合，放大信号并由此提高传感器的灵敏度、稳定性和扩大检测范围。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种石墨烯基非酶葡萄糖传感器及其制备方法和应用。

背景技术

传感器(transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。在血糖检测装置中，葡萄糖传感器对血糖浓度的精确测量具有重要作用。

现有成熟的葡萄糖传感器，一般采用在玻碳电极或FTO玻片表面沉积纳米修饰材料，固定葡萄糖氧化酶进行制造。基于葡萄糖氧化酶的传感器具有极高的选择性等性能，但同时也表现出酶固定的重现性差、成本高和易失活等明显缺点，如传感器不能很好的固定生物酶、长时间保持酶的催化活性而使传感器的灵敏度和稳定性较差(李俊华,邝代治,冯泳兰,刘梦琴,邓华阳.基于二氧化钛/碳纳米管/壳聚糖纳米复合薄膜制备葡萄糖生物传感器[J].无机化学学报,2011,27(11):2172-2178.)。鉴于酶作为一种蛋白质会阻碍酶与电极之间的电子传递，影响传感器的灵敏度，也有技术人员就非酶葡萄糖传感器进行研究，但所得非酶葡萄糖传感器无法保证稳定性和较大的检测范围(梁宇,许朗晴,杨迎军,朱洪,贾明宏.纳米碳/纳米金葡萄糖生物传感器的制备及其影响机制[J].化学试剂,2019,41(11):1139-1144.)。

目前，暂未见兼顾高灵敏性、高稳定性和较大检测范围的非酶葡萄糖传感器的报道。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石墨烯基非酶葡萄糖传感器及其制备方法，本发明提供的石墨烯基非酶葡萄糖传感器具有检测范围大、灵敏度高且稳定性高的特点，且不含酶，避免了酶降低检测灵敏性的影响。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种石墨烯基非酶葡萄糖传感器，包括铜基板、生长在所述铜基板表面的石墨烯薄膜、散布在石墨烯薄膜表面的二维层状结构化合物和铜纳米粒子外层；

所述二维层状结构化合物的化学组成为M_n+1X_nT_y，其中，n＝1、2或3，M为过渡金属元素，T为-O、-OH或-F官能团，X为C或N。

优选的，在所述石墨烯基非酶葡萄糖传感器中，所述二维层状结构化合物的负载量为0.1～1.0mg/g，所述铜纳米粒子的负载量为0.1～0.5mg/g。

优选的，所述二维层状结构化合物包括Ti₃C₂T_y、Ti₂CT_y、Ta₄C₃T_y、(Ti_0.5Nb_0.5)₂CT_y和(V_0.5Cr_0.5)₃C₂T_y中的一种或多种。

本发明还提供了上述技术方案所述石墨烯基非酶葡萄糖传感器的制备方法，包括以下步骤：