一种用于同时灵敏检测多巴胺和尿酸的电化学传感器及制备方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种用于同时灵敏的选择性检测多巴胺(DA)和尿酸(UA)的电化学传感器及制备方法。该传感器的结构是由电化学工作站、电解池和电极组成。电极包括铂丝对电极、银/氯化银参比电极和工作电极。其中工作电极是指采用微波剥离多孔碳修饰的玻碳电极。该电化学传感器由于其修饰电极材料微波剥离多孔碳材料具有大的比表面积、多孔结构、优良的电催化活性性能和良好的导电性等优良性质，在检测多巴胺和尿酸时，具有高的灵敏度、良好的选择性、宽的线性范围、低的检测限等优良性能，该电化学传感器可对实际生物样品中的多巴胺和尿酸的含量进行定性定量检测。

Electrochemical sensor for simultaneous detection of dopamine and uric acid and preparation method thereof

The aim of the present invention is to provide an electrochemical sensor for simultaneous and sensitive detection of dopamine (DA) and uric acid (UA) and a preparation method thereof. The structure of the sensor is composed of electrochemical workstation, electrolytic cell and electrode. The electrode includes platinum wire pair electrode, silver / silver chloride reference electrode and working electrode. The working electrode is a microwave glassy carbon electrode modified by microwave. The electrochemical sensor has excellent properties such as large specific surface area, porous structure, excellent electrocatalytic activity and good conductivity because of its modified electrode material. It has high sensitivity, good selectivity, wide linear range and low detection in the detection of dopamine and uric acid. The electrochemical sensor can be used for qualitative and quantitative detection of dopamine and uric acid in real biological samples.

【技术实现步骤摘要】
一种用于同时灵敏检测多巴胺和尿酸的电化学传感器及制备方法
本专利技术涉及痕量生物小分子电化学传感器领域，具体是用于痕量分析多巴胺和尿酸的一种微波剥离多孔碳修饰玻碳电极的制备方法。
技术介绍
多巴胺、尿酸、抗坏血酸(AA)通常共同存于有机生命体中，在生物体的生理学过程中扮演着重要的作用，生物体的一些新生代谢异常疾病与多巴胺、尿酸、抗坏血酸在生物体中含量失常有关。比如，人体的一些神经退化性疾病，包括精神分裂症、阿尔茨海默氏症和帕金森病综合征等都与多巴胺在人体中的含量异常有关。过量的尿酸会导致痛风病和高尿酸症。坏血病、免疫力缺陷和低效率的自由基清除活性等疾病与抗坏血酸的含量失常有关。因此，可以通过检测生物体中多巴胺、尿酸、抗坏血酸的含量来诊断相关疾病。通常情况下，在血液中，抗坏血酸的浓度是远远高于多巴胺和尿酸的浓度，抗坏血酸的存在会干扰对多巴胺和尿酸的检测，所以需要在高浓度的抗坏血酸存在时，能够选择性的检测出多巴胺和尿酸。目前用于检测多巴胺和尿酸的传统方法主要有化学发光，液相色谱，紫外-可见光谱，毛细管电泳等方法。现有技术的问题及缺陷:上述提及的方法在高浓度抗坏血酸存在时，不能选择性的检测多巴胺和尿酸。电化学分析方法，由于具有高的灵敏度、简单的操作、低的成本、低的检测限、快速的响应和良好的选择性检测性能等优点，能克服传统技术所遇到的问题，是一种具有前途的应用于同时选择性检测多巴胺和尿酸的方法。电化学循环伏安法能够应用于检测多巴胺和尿酸，多巴胺和尿酸在电极表面经历氧化还原反应过程，因此修饰电极材料在提高电化学传感器检测多巴胺和尿酸的性能方面扮演着重要的作用。目前常用的修饰电极材料包括碳纳米管、碳纳米角、碳纳米纤维、多孔碳和石墨烯等，然而基于上述这些材料制备的传感器，对检测多巴胺和尿酸的性能并没有得到明显的提高，而且材料合成复杂及成本高，因而限制了它们的实际应用。为了提高传感器的性能和实际应用能力，因此，需要研究设计合成方法简单、低成本、具有高比表面积、良好的催化性能和导电性能的材料，作为修饰电极材料，应用于检测多巴胺和尿酸。例如现有技术CN103604849A公开了一种用于多巴胺、抗坏血酸和尿酸同时检测的电化学传感器。所述电化学传感器包含工作电极、参比电极和对电极，其中，所述工作电极的基底电极为玻碳电极，其表面修饰石墨烯与介孔四氧化三铁的复合材料，所述参比电极和对电极分别为饱和甘汞电极和铂丝电极。该专利技术虽然能实现对多巴胺、抗坏血酸和尿酸的痕量检测，但材料制备过程较为繁琐，难以应用于实际检测。CN105758905A公开了一种同时检测抗坏血酸、多巴胺、尿酸、色氨酸和亚硝酸根的方法。采用由工作电极、参比电极和对电极构成的三电极系统传感器。其中，工作电极采用石墨烯/钽、石墨烯/掺硼金刚石膜、石墨烯/钛；参比电极采用饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极、汞/硫酸亚汞电极；对电极采用铂片电极。该专利技术虽然能实现对抗坏血酸、多巴胺、尿酸、色氨酸和亚硝酸根的同时检测，但检测限较高，难以实现痕量检测。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的问题本专利技术的目的是提供一种用于同时灵敏的选择性检测多巴胺和尿酸的电化学传感器及制备方法。该传感器的结构是由电化学工作站、电解池和电极组成。电极包括铂丝对电极、银/氯化银参比电极和工作电极。其中工作电极是指采用微波剥离多孔碳修饰的玻碳电极。该电化学传感器可实现对痕量多巴胺和尿酸的同时灵敏的检测，多巴胺和尿酸的检测线性范围分别为0.5-60μmol/L和0.5-100μmol/L，多巴胺和尿酸的检测限分别达到0.04μmol/L和0.02μmol/L。该修饰电极材料微波剥离多孔碳的合成方法简单经济。该电化学传感器由于其修饰电极材料微波剥离多孔碳材料具有大的比表面积、多孔结构、优良的电催化活性性能和良好的导电性等优良性质，在检测多巴胺和尿酸时，具有高的灵敏度、良好的选择性、宽的线性范围、低的检测限等优良性能，该电化学传感器可对实际生物样品中的多巴胺和尿酸的含量进行定性定量检测。具体的，本专利技术通过以下技术方案来实现：本专利技术的首要目的提供了一种修饰的玻碳电极制备方法，按下列步骤进行：a、首先通过Hummers方法合成氧化石墨烯，再使用微波炉在功率100W的条件下对氧化石墨烯加热1分钟而得到剥离的氧化石墨碳；将400mg微波剥离氧化石墨加入到浓度为20mL的7mol/L氢氧化钾溶液中；将微波剥离氧化石墨/氢氧化钾混合溶液搅拌24小时，随后通过过滤和干燥，随后在氩气的氛围下，800℃的高温活化1小时，随后对样品进行去离子水清洗和65℃干燥，最后热解的样品再通过真空氛围中800℃的热处理2小时，从而得到所制备的微波剥离多孔石墨碳(7)；b、将2毫克微波剥离多孔碳(7)溶解到2毫升的氮氮二甲基甲酰胺溶剂中，超声分散30分钟，配置成微波剥离多孔碳的浓度为1mg/mL电极修饰溶液；c、依次采用1.0、0.3、0.05μm规格的氧化铝浆料对玻碳电极进行抛光处理，而且采用去离子水和无水乙醇对玻碳电极进行超声清洗，最后用氮气吹干玻碳电极；用移液枪取步骤b中制备所得的电极修饰液2～9μL滴涂到抛光的玻碳电极表面，随后，在红外线灯下烘干玻碳电极3分钟，得到微波剥离多孔碳材料修饰的玻碳电极。优选用移液枪取步骤b)中制备所得的电极修饰液5μL滴涂到抛光的玻碳电极表面。峰电流达到最大，修饰的玻碳电极的检测效果最佳。本专利技术的另一目的在于提供一种修饰的玻碳电极，所述修饰的玻碳电极通过前述制备方法制备得到。本专利技术另一目的在于提供一种用于同时灵敏的选择性检测多巴胺和尿酸的电化学传感器，该传感器是由电化学工作站、电解池、工作电极、对电极和参比电极组成，采用铂丝作为对电极(3)，采用银/氯化银作为参比电极(4)，工作电极(2)是由玻碳电极为基底(6)，微波剥离多孔碳(7)修饰玻碳电极而成。本专利技术进一步提供了一种用于同时灵敏的选择性检测多巴胺和尿酸的方法，采用权利要求3所述的电化学传感器，电解池(5)中的电解液为含有待测多巴胺和尿酸的磷酸盐缓冲溶液，磷酸盐缓冲溶液的pH为7.0，浓度为0.1M；工作电极(2)、对电极(3)和参比电极(4)的一端分别连接到电化学工作站上(1)，工作电极(2)、对电极(3)和参比电极(4)的另一端分别放置在电解池(5)中的电解液中。进一步优选的测定方法包括：(1)将微波剥离多孔碳材料修饰的玻碳电极、参比电极、对电极的一端分别浸入到含有10μmol/L尿酸、10μmol/L多巴胺和1000μmol/L抗坏血酸的0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液(pH＝7.0)中，三根电极的另一端连接到电化学工作站；在电化学工作站上选择循环伏安技术，扫描速率设置为100mV/s，扫描范围设置为-0.2V-0.8V；(2)在电化学工作站上运行循环伏安技术，由电化学工作站记录电流-电压的曲线，得到多巴胺和尿酸的循环伏安曲线。本专利技术相对于现有技术的有益效果包括：本专利技术中所述的一种用于同时灵敏选择性检测多巴胺和尿酸的电化学传感器，其中修饰电极材料微波剥离多孔碳是一种是类片状的结构，具有多孔性,主要为微孔结构，微波剥离多孔碳的BET比表面积达到3010m2/g。本专利技术一种用于同时灵敏选择性检测多巴胺和尿酸的电化学传感器及制备方法，相比于其它检测方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修饰的玻碳电极制备方法，其特征在于，按下列步骤进行：a、首先通过Hummers方法合成氧化石墨烯，再使用微波炉在功率100W的条件下对氧化石墨烯加热1分钟而得到剥离的氧化石墨碳；将400mg微波剥离氧化石墨加入到浓度为20mL的7mol/L氢氧化钾溶液中；将微波剥离氧化石墨/氢氧化钾混合溶液搅拌24小时，随后通过过滤和干燥，随后在氩气的氛围下，800℃的高温活化1小时，随后对样品进行去离子水清洗和65℃干燥，最后热解的样品再通过真空氛围中800℃的热处理2小时，从而得到所制备的微波剥离多孔石墨碳(7)；b、将2毫克微波剥离多孔碳(7)溶解到2毫升的氮氮二甲基甲酰胺溶剂中，超声分散30分钟，配置成微波剥离多孔碳的浓度为1mg/mL电极修饰溶液；c、依次采用1.0、0.3、0.05μm规格的氧化铝浆料对玻碳电极进行抛光处理，而且采用去离子水和无水乙醇对玻碳电极进行超声清洗，最后用氮气吹干玻碳电极；用移液枪取步骤b)中制备所得的电极修饰液2～9μL滴涂到抛光的玻碳电极表面，随后，在红外线灯下烘干玻碳电极3分钟，得到微波剥离多孔碳材料修饰的玻碳电极。

【技术特征摘要】
1.一种修饰的玻碳电极制备方法，其特征在于，按下列步骤进行：a、首先通过Hummers方法合成氧化石墨烯，再使用微波炉在功率100W的条件下对氧化石墨烯加热1分钟而得到剥离的氧化石墨碳；将400mg微波剥离氧化石墨加入到浓度为20mL的7mol/L氢氧化钾溶液中；将微波剥离氧化石墨/氢氧化钾混合溶液搅拌24小时，随后通过过滤和干燥，随后在氩气的氛围下，800℃的高温活化1小时，随后对样品进行去离子水清洗和65℃干燥，最后热解的样品再通过真空氛围中800℃的热处理2小时，从而得到所制备的微波剥离多孔石墨碳(7)；b、将2毫克微波剥离多孔碳(7)溶解到2毫升的氮氮二甲基甲酰胺溶剂中，超声分散30分钟，配置成微波剥离多孔碳的浓度为1mg/mL电极修饰溶液；c、依次采用1.0、0.3、0.05μm规格的氧化铝浆料对玻碳电极进行抛光处理，而且采用去离子水和无水乙醇对玻碳电极进行超声清洗，最后用氮气吹干玻碳电极；用移液枪取步骤b)中制备所得的电极修饰液2～9μL滴涂到抛光的玻碳电极表面，随后，在红外线灯下烘干玻碳电极3分钟，得到微波剥离多孔碳材料修饰的玻碳电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，用移液枪取步骤b)中制备所得的电极修饰液5μL滴涂到抛光的玻碳电极表面。3.一种修饰的玻碳电极，其特征在于，所述修饰的玻碳电极通过前述权利要求1-2的制备方法制...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁群惠，吴淑程，干为，侯易，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44