本发明专利技术公开了一种检测尿酸的电化学传感器及其制备方法和应用，电化学传感器包括玻碳电极，玻碳电极表面涂覆电还原氧化石墨烯和氧化亚铜纳米粒子形成的膜。该电化学传感器制备的主要过程是：以石墨粉为原料，通过改良的Hummers方法制备氧化石墨，将氧化石墨超声分散在蒸馏水中得到氧化石墨烯溶胶，再利用超声的作用将氧化亚铜纳米粒子固载在氧化石墨烯片层上，在玻碳电极表面用滴涂法修饰氧化石墨烯-氧化亚铜纳米复合材料，最后通过恒电位还原氧化石墨烯得到电还原氧化石墨烯和氧化亚铜纳米复合膜。本发明专利技术提供的尿酸电化学传感器具有灵敏度高、线性范围宽、需样量少、抗干扰能力强、检测时间短，成本低等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学分析领域，具体涉及一种检测尿酸的电化学传感器及其制备和应用。
技术介绍
尿酸(2,4,6三羟基嘌呤)是核蛋白和核酸的代谢产物，健康成年人正常尿酸的水平为血清中0.15-0.4mmol/L，尿样中250-750mg/L。人体内过量的尿酸是许多疾病的征兆，如痛风、肾功能衰竭及高尿酸血症。此外，血液中尿酸浓度过高还会导致肾脏受损及心血管疾病。临床医学证明体内尿酸含量过高易引起高脂血症、高血压、冠心病、糖尿病、肺心病等。因此，对人体体液中尿酸的定量分析无论在药物控制方面还是在临床诊断方面都具有重要意义。目前检测尿酸的方法有光谱法、色谱法、酶方法、电化学法等。光谱法易受样品中存在的其它发色团的干扰；色谱法需要繁杂的样品处理过程，且仪器昂贵，使用过程要消耗大量有机溶剂或者高纯氮气和氦气，仪器的日常维护也需要大量经费；酶方法虽然选择性好，但酶价格昂贵，保存困难、使用条件苛刻，限制了它的使用范围。电化学法具有准确度和灵敏度高、响应速度快、样品前处理简单、仪器价格便宜、便于携带、可实时在线检测等优点，因此电化学分析作为检测手段具有潜在的市场价值。尿酸有电化学活性，可以在电极上发生不可逆的氧化反应，这也是尿酸可以用电化学传感器进行检测的原因。利用化学修饰电极测定尿酸引起人们的极大兴趣，例如，利用去甲肾上腺素、β-环糊精、普鲁士蓝、聚结晶紫修饰玻碳电极，硫醇自组装膜修饰金电极，纳米金修饰铟锡氧化物电极测定尿酸。这些方法有的灵敏度不高，有的线性范围较窄(线性范围在一个数量级左右)，有的需要繁琐的电极制备过程，有的电极重现性和稳定性较差。而且这些方法在检测尿酸时还遇到一个同样的问题，就是体液中其它共存物质干扰，尤其是抗坏血酸和多巴胺的严重干扰。因此寻找合适的修饰剂，建立灵敏度高、选择性好、线性范围宽、检出限低的测定尿酸的新方法具有重要的意义。选用纳米材料制备电化学传感器是近年来的发展趋势。石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一个碳原子厚度的二维纳米材料。它虽然结构简单，性能却很优异，主要体现在：机械强度高，可达130Gpa，是钢的100多倍；载流子迁移率达15000cm2/V·s，是硅的100倍；比表面积大，理论比表面积高达2630m2/g；此外，它还具有室温量子霍尔效应及室温铁磁性等特殊性质，石墨烯可以说是现在已知的最为理想的纳米材料。此外，石墨烯还能和大量的无机及有机材料组合成石墨烯基纳米复合材料，各组分的协同作用让石墨烯基纳米复合材料拥有比单一材料更优异的性能，如更大的表面积，更优异的导电性和更好的催化活性。金属氧化物纳米材料因其电催化性能好、成本低和稳定性高在构建电化学传感器方面备受关注。氧化亚铜(Cu2O)是一种典型的环境友好型p型半导体，其特殊的电子结构使得Cu2O表现出很多优异的性能，因此Cu2O被运用于太阳能转化、锂离子电池、气体传感和光催化等诸多领域。通过控制条件可以合成出多种不同形貌的纳米Cu2O晶体，如球形、立方体、正八面体和线形。关于Cu2O晶体合成的报道很多，但涉及到将Cu2O应用于电化学传感器的研究还很少。目前已有部分文献报道了用Cu2O作为催化剂来检测H2O2、葡萄糖、对乙酰氨基酚、L-酪氨酸和NO2，但利用Cu2O测定尿酸还未见报道。石墨烯虽然具有非常优异的物理化学性质，但是由于石墨烯表面的官能团少，呈现出化学惰性现象，很难与其它介质发生相互作用。此外，石墨烯大的表面积和大π共轭体系的存在使其在水溶液或极性溶剂中极易团聚，很大程度限制了石墨烯的进一步研究和应用。氧化石墨烯是石墨粉经化学氧化及剥离后的产物，其结构与石墨烯相似，但表面有大量的含氧官能团，如羧基、羟基、环氧基，不仅具有亲水性和大的比表面积，而且适合于对其进行修饰和改性。本专利技术涉及的电化学传感器，首先将氧化石墨烯与Cu2O纳米粒子进行复合，再用恒电位还原氧化石墨烯，不仅可以解决石墨烯容易团聚的问题，而且绿色、环保、快速，充分发挥石墨烯与Cu2O的协同优势。本专利技术的电化学传感器对于尿酸的检测具有灵敏度高、稳定性和选择性好，响应速度快，线性范围宽，检测限低等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简便、实用、价廉、准确、灵敏、快速检测尿酸的电化学传感器的制备方法和应用。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种电化学传感器，其特征在于，包括玻碳电极；玻碳电极表面涂覆有电还原氧化石墨烯和氧化亚铜纳米粒子(的混合物)形成的膜。所述电还原氧化石墨烯和氧化亚铜纳米粒子形成的膜，膜厚度在50-300μm，优选100-200μm，其中氧化亚铜钠米粒子所占的质量分数为2.5-10wt％，优选4-6wt％，其余(90-97.5wt％，优选94-96wt％)为电还原氧化石墨烯。所述电还原氧化石墨烯是氧化石墨烯通过恒电位还原而形成，还原电位为-0.8～-1.7V，优选-1.0～-1.5V，还原时间为60～600s，优选100-400s(秒)。电还原如下进行：以饱和甘汞电极为参比电极，铂丝作为对电极，氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰玻碳电极作为工作电极，组成三电极体系，连接于电化学工作站，(0.1M)NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液(pH5.0～6.5)为底液。本专利技术还提供一种电化学传感器的制备方法，包括下列步骤：(1)优选通过改良的Hummers方法制备氧化石墨；(2)氧化石墨烯的制备：取以上制备的氧化石墨粉末，溶于去离子水中配制成水溶胶(例如0.5～2mg/mL)，超声剥离，然后进行离心，取上层清液，获得氧化石墨烯水溶胶；(3)制备氧化亚铜纳米粒子；(4)制备氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液：将氧化亚铜纳米粒子加入去离子水中，制成1-20mg/mL的溶液，优选2～5mg/mL的溶液，超声波处理，形成氧化亚铜水分散液，将其加入氧化石墨烯水溶胶中，超声波处理，即制得氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液；所述氧化亚铜纳米粒子分散液和氧化石墨烯水溶胶体积比为0.5～1.5：40；(5)将裸玻碳电极(例如依次用0.3μm和0.05μm的氧化铝悬浊液)抛光成镜面，再清洗，将步骤(4)中的复合液滴涂到处理好的裸玻碳电极表面，并烤干(例如在红外灯下)，制得氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰电极；优选地，所述玻碳电极直径为2～4mm，复合液滴涂量为5～20μL；(6)以氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰电极为工作电极进行电还原，得到电还原氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰电极。优选地，通过改良的Hu本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种尿酸电化学传感器，其特征在于，其包括玻碳电极，玻碳电极的表面涂覆电还原氧化石墨烯和氧化亚铜纳米粒子形成的膜。
【技术特征摘要】
1.一种尿酸电化学传感器，其特征在于，其包括玻碳电极，玻碳电极的表面涂覆电还原氧化
石墨烯和氧化亚铜纳米粒子形成的膜。
2.根据权利要求1所述的尿酸电化学传感器，其特征在于，玻碳电极的表面涂覆的膜厚度在
50-300μm，其中氧化亚铜钠米粒子所占的质量分数为2.5-10％，其余为电还原氧化石墨烯。
3.根据权利要求1或2所述的尿酸电化学传感器，其特征在于，所述电还原氧化石墨烯是氧化
石墨烯通过恒电位还原而形成，所述电还原是恒电位还原，还原电位为-0.8～-1.7V，优选
-1.0～-1.5V，还原时间为60～600s，优选100-400s(秒)。
4.根据权利要求3所述的尿酸电化学传感器，其特征在于，电还原如下进行：以饱和甘汞电
极为参比电极，铂丝作为对电极，氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰玻碳电极作为工作电极，
组成三电极体系，连接于电化学工作站，NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液为底液。
5.权利要求1-4中任一项所述的尿酸电化学传感器的制备方法，包括下列步骤：
(1)优选通过改良的Hummers方法制备氧化石墨；
(2)氧化石墨烯的制备：取以上制备的氧化石墨粉末，溶于去离子水中配制成水溶胶，超声
剥离，然后进行离心，取上层清液，获得氧化石墨烯水溶胶；
(3)制备氧化亚铜纳米粒子；
(4)制备氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液：将氧化亚铜纳米粒子加入去离子水中，制
成1-20mg/mL的溶液，优选2～5mg/mL的溶液，超声波处理，形成氧化亚铜水分散液，将
其加入氧化石墨烯水溶胶中，超声波处理，即制得氧化石墨烯-氧化亚铜纳米粒子复合液；
所述氧化亚铜纳米粒子分散液和氧化石墨烯水溶胶体积比为0.5～1.5：40；
(5)将裸玻碳电极抛光成镜面，再清洗，将步骤(4)中的复合液滴涂到处理好的裸玻碳电
极表面，并烤干，制得氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰电极；
(6)以氧化石墨烯-氧化亚铜复合膜修饰电极为工作电极进行电还原，得到电还原氧化石墨
烯-氧化亚铜复合膜修饰电极。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，通过改良的Hummers方法制备氧化石墨
包括以下步骤：取浓硫酸于三颈瓶中，加入石墨粉、硝酸钠，将三颈瓶置于冰水浴中低转速
搅拌冷却后，称取高锰酸钾分多次缓慢加入，待高...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓培红，梁静，贺全国，
申请(专利权)人：衡阳师范学院，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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