一种电化学传感器的构建及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种电化学传感器的构建及其应用，是采用分子式为C45H60N6O6，结构式如图1所示的大环化合物功能化还原石墨烯，制得还原石墨烯复合材料，用还原石墨烯复合材料处理玻碳电极，即得电化学传感器。其应用是在多巴胺检测中的应用。本发明专利技术的传感器具有操作简便，响应快速，成本低廉，准确度高，灵敏度高，检出限低，且稳定性和重现性好的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种电化学传感器的构建及其应用
本专利技术涉及一种传感器的构建及其应用，特别是一种电化学传感器的构建及其应用。
技术介绍
电化学传感器是一种电分析技术与传感技术相结合的特殊装置。它的工作原理是将待测物的化学或生物信息转化成传导系统可以产生的响应信号，如电流、电位等。凭借操作简便、响应快速、成本低廉、准确度高、灵敏度高、检出限低等优势，电化学传感器已发展成为应用最为广泛的理想分析工具。但是，电化学传感器也存在一些缺陷，如易受到电活性物质的干扰、重现性差以及长期稳定性差等。工作电极作为电化学传感器的核心部件，往往决定着传感器的传感性能。因此，开发新型电极修饰材料，提高稳定性和重现性始终是这一领域的研究课题。还原石墨烯是一种具有单原子厚度的二维碳纳米材料,它具有优良的电子、光学、热学、化学和机械性质，此外，还原石墨烯还具有电化学窗口宽、电化学稳定性好、电荷传递电阻小、电催化活性高和电子转移速率快等电化学特性。所使用的大环化合物由3个对叔丁基苯酚和3个半甘脲单元通过亚甲基桥联而形成，具有独特的超分子化学性能。该大环化合物功能化的还原石墨烯复合材料既具有超分子识别性能又具有优异的电化学特性。多巴胺属于儿茶酚胺类物质，是哺乳动物和人类中枢神经系统中一种非常重要的信息传递物质。研究发现，人体缺乏多巴胺会导致一些重要的疾病，如阿尔兹海默症。临床上，多巴胺用于各种类型休克，包括中毒性休克、心源性休克、出血性休克、中枢性休克、特别对伴有肾功能不全、心排出量降低、周围血管阻力较低并且已补足血容量的病人更有意义。近年来，电化学、化学发光、高效液相色谱法、表面等离子体共振、表面增强拉曼以及荧光法等检测多巴胺的方法相继出现。在上述方法中，电化学法具有高选择性、高灵敏度、高稳定性、良好的生物相容性等特点，使其成为检测多巴胺的理想方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种电化学传感器的构建及其应用。本专利技术的传感器具有操作简便，响应快速，成本低廉，准确度高，灵敏度高，检出限低的特点，且在稳定性和重现性方面有所改善。本专利技术的技术方案：一种电化学传感器的构建，是采用分子式为C45H60N6O6，结构式如附图1所示的大环化合物功能化还原石墨烯，制得还原石墨烯复合材料，用还原石墨烯复合材料修饰玻碳电极，即得电化学传感器。前述的电化学传感器的构建，所述玻碳电极处理前需预处理：方法是将玻碳电极用α-Al2O3粉抛光打磨，然后分别用乙醇和二次水超声清洗1-3min后晾干。前述的电化学传感器的构建，所述还原石墨烯通过如下方法制备：将氧化石墨烯置于二次水中，在室温下超声0.5-1.5h，使其分散成氧化石墨烯片层；然后加入抗坏血酸，常温搅拌40-60h；搅拌结束后离心过滤弃去液体，沉淀物用二次水洗涤后，冷冻干燥，即得。前述的电化学传感器的构建，所述氧化石墨烯与抗坏血酸的质量比为1：8-12。前述的电化学传感器的构建，所述大环化合物的制备方法包括如下步骤：1)取半甘脲、对叔丁基酚、多聚甲醛和对甲苯磺酸一水化合物溶于甲苯中，60-80℃下加热回流反应20-28小时，反应完成后冷却至室温，旋掉甲苯，得A品；2)将A品溶于二氯甲烷中，用饱和碳酸氢钠溶液萃取，收集有机相，用无水硫酸镁粉末干燥除水后，抽滤，弃去滤渣，保留滤液，滤液旋干，得B品；3)将B品用硅胶柱分离纯化，洗脱剂为乙酸乙酯：正己烷＝1:3的溶液，得C品；4)取C品、半甘脲、多聚甲醛和对甲苯磺酸一水化合物溶于甲苯中，在55-65℃下加热回流反应44-52小时，反应完成后冷却至室温，旋掉甲苯，得D品；5)将D品溶解于55-65℃1mol/L的氢氧化钠溶液中，过滤除掉不溶物后，用盐酸调节溶液pH至中性，将白色沉淀抽滤并用二次水和甲醇洗涤，即得大环化合物。前述的电化学传感器的构建，所述步骤1)中，每100ml甲苯中含半甘脲0.8-1.2g、对叔丁基酚2-2.4g、多聚甲醛1-1.4g和对甲苯磺酸一水化合物0.4-0.8g；步骤4)中，每100ml甲苯中含C品3.0-3.06g、半甘脲0.35-0.39g、多聚甲醛0.6-0.7g和对甲苯磺酸一水化合物0.4-0.42g。前述的电化学传感器的构建，所述大环化合物功能化还原石墨烯的方法如下：将还原石墨烯溶于二甲基亚砜中，在常温下超声0.5-1.5h，制得悬浊液，在悬浊液中按还原石墨烯：大环化合物＝1：3的质量比加入大环化合物，常温搅拌20-28h后，即得大环化合物功能化的还原石墨烯复合材料。前述的电化学传感器的构建，所述还原石墨烯复合材料中，还原石墨烯的质量浓度为0.25mg/ml，大环化合物的质量浓度为0.75mg/ml。前述的电化学传感器的构建，所述的用还原石墨烯复合材料修饰玻碳电极，是先取还原石墨烯复合材料5μL滴涂在玻碳电极上，溶剂挥发后，继续滴涂1次5μL，待溶剂挥发即可。一种前述的电化学传感器在多巴胺检测中的应用。本专利技术的有益效果本专利技术的传感器与传统的高效液相色谱法、表面等离子体共振、表面增强拉曼以及荧光法等其他检测手段相比，该传感器具有操作简便、响应快速、成本低廉、准确度高、灵敏度高和检出限低的优点。与传统的电化学传感器相比，本专利技术的电化学传感器更加稳定，重现性更好。对比之前所报道过的电化学传感器，如金纳米颗粒、石墨烯和聚(3,4-乙二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐复合材料构建的电化学传感器，本专利技术传感器所用的修饰材料为大环化合物功能化的还原石墨烯复合材料，本专利技术复合材料制备简便，操作简单，成本低廉。凭借着大环化合物的超分子识别性能和还原石墨烯对电化学信号的传导及放大作用，本专利技术传感器应用于多巴胺的检测时，得到最低检测限为6.2×10-4μM，该检测限低于之前所报道的大部分对于多巴胺的检测限，表明其具有较高的灵敏度。本专利技术传感器进一步用于检测多巴胺注射剂，所测得回收率范围为99％-113％，这表明其应用于实际检测具有较高的准确度。使用该电化学传感器储存于4℃下72h后再用于检测多巴胺溶液，检测不受影响；且运用循环扫描伏安法(扫描范围为-300-800mV,扫描速率为100mV/s)扫描10圈，最终的峰电流与初始峰电流仅有5.6％的误差，表明其具有较好的稳定性。使用不同的五支不同的玻碳电极构建电化学传感器，五只传感器间的检测误差仅为4.2％，表明其具有较好的重现性。附图说明附图1为本专利技术的大环化合物的结构示意图；附图2是本专利技术的电化学传感器检测不同浓度多巴胺的差分脉冲伏安图，从图中可以看到，多巴胺的峰位值为0.186V，且峰电流随着多巴胺浓度的增加而增大；附图3是根据多巴胺的差分脉冲伏安图，峰电流值对多巴胺浓度所作的图，通过对图的分析，可以知道在多巴胺浓度为0.01–0.1μM和5–100μM的范围内，浓度与峰电流值呈现良好的线性关系，线性回归方程分别为I(μA)＝96.246C(μM)+0.6869(r2＝0.9984)和I(μA)＝0.3257C(μM)+32.157(r2＝0.9626)。本专利技术传感器对多巴胺的最低检出限为6.2×10-4μM。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但并不作为对本专利技术限制的依据。本专利技术的实施例实施例1：一种电化学传感器的构建，方法如下：一、制备大环化合物1)取半甘脲1g、对叔丁基酚2.2g、多聚甲醛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学传感器的构建，其特征在于：是采用分子式为C45H60N6O6，结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种电化学传感器的构建，其特征在于：是采用分子式为C45H60N6O6，结构式为：的大环化合物功能化还原石墨烯，制得还原石墨烯复合材料，用还原石墨烯复合材料修饰玻碳电极，即得电化学传感器。2.根据权利要求1所述的电化学传感器的构建，其特征在于：所述玻碳电极处理前需预处理：方法是将玻碳电极用α-Al2O3粉抛光打磨，然后分别用乙醇和二次水超声清洗1-3min后晾干。3.根据权利要求1所述的电化学传感器的构建，其特征在于：所述还原石墨烯通过如下方法制备：将氧化石墨烯置于二次水中，在室温下超声0.5-1.5h，使其分散成氧化石墨烯片层；然后加入抗坏血酸，常温搅拌40-60h；搅拌结束后离心过滤弃去液体，沉淀物用二次水洗涤后，冷冻干燥，即得。4.根据权利要求3所述的电化学传感器的构建，其特征在于：所述氧化石墨烯与抗坏血酸的质量比为1：8-12。5.根据权利要求1所述的电化学传感器的构建，其特征在于，所述大环化合物的制备方法包括如下步骤：1)取半甘脲、对叔丁基酚、多聚甲醛和对甲苯磺酸一水化合物溶于甲苯中，60-80℃下加热回流反应20-28小时，反应完成后冷却至室温，旋掉甲苯，得A品；2)将A品溶于二氯甲烷中，用饱和碳酸氢钠溶液萃取，收集有机相，用无水硫酸镁粉末干燥除水后，抽滤，弃去滤渣，保留滤液，滤液旋干，得B品；3)将B品用硅胶柱分离纯化，洗脱剂为乙酸乙酯：正己烷＝1:3的溶液，得C品；4)取C品、半甘脲、多聚甲醛和对甲苯磺酸一水化合物溶于甲苯中，在55-65℃下加热回流反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛航，罗欢，晏燕，
申请(专利权)人：贵州大学，
类型：发明
国别省市：贵州,52