基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器及其制备方法以及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器及其制备方法以及应用，该电化学传感器包括基体电极和位于基体电极的底表面的修饰层，其中，修饰层含有酸液处理后的pCNCs(磷掺杂碳纳米笼)。通过该方法制得的电化学传感器能够实现对DA(多巴胺)和UA(尿酸)同时进行检测，并且具有由于的抗干扰能力、灵敏度和性能稳定的特性；此外，该制备方法工序简单、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学传感器，具体地，涉及基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器及其制备方法以及应用。
技术介绍
多巴胺(DA)是哺乳动物中枢神经系统内重要的神经传递物质，在机体内的浓度影响多种生理过程，其含量的改变可导致一些重要疾病如精神分裂症、帕金森氏症；尿酸(UA)是人体内嘌呤核苷酸分解代谢过程中的最终产物，体液中尿酸的含量变化可以充分反映出人体新陈代谢、免疫等机能的状况，同时也可间接反映出与嘌呤代谢的有关疾病如痛风、基因完全缺损症、高尿酸血等；所以它们浓度的测定具有重要的意义。目前，检测多巴胺和尿酸的方法主要有荧光光度法、气相色谱法、流动注射化学发光法、液相色谱法、电化学法等。但这些方法操作较为繁琐，仪器较为昂贵。另外，近年来，随着纳米材料科学和微电子技术的快速发展，新原理、新技术、新材料和新工艺的广泛采用，电化学传感器也得到了快速发展。具有特殊性能和优点的电化学传感器不断涌现并进入实际应用。而电化学传感器由于具有快速、灵敏、简便等优点，而且选择性好、易于制作，因此研制用于快速测定多巴胺和尿酸的电化学传感器就变得十分重要。但是，目前电化学方法检测多巴胺尿酸使用的工作电极大多为修饰电极，电极材料通常经过复杂的处理和再修饰，过程繁琐耗时且耗财。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器及其制备方法以及应用，通过该方法制得的电化学传感器能够实现对DA和UA同时进行检测，并且具有由于的抗干扰能力、灵敏度和性能稳定的特性；此外，该制备方法工序简单、成本低。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器，该电化学传感器包括基体电极和位于基体电极的底表面的修饰层，其中，修饰层含有酸液处理后的pCNCs(磷掺杂碳纳米笼)。本专利技术还提供了上述的电化学传感器的制备方法，其中，该制备方法包括：1)将pCNCs置于酸液中进行预处理；2)将预处理后的pCNCs分散于有机溶剂中以制得pCNCs溶液；3)将pCNCs溶液分散于基体电极的底表面、去除有机溶剂以制得电化学传感器。本专利技术还提供了上述的电化学传感器在电化学检测DA和/或UA中的应用。空心碳纳米笼通常是作为碳纳米管的副产物而产生的，这种新型碳基纳米材料是由多层石墨片形成的一种空壳状纳米碳材料，孔径分布在2～100nm之间，表面结构类似于多孔碳，拥有很大的比表面积。本专利技术首先通过将磷掺杂的碳纳米笼(由多层石墨片形成的一种空壳笼状，孔径分布在2-100nm之间，表面结构类似于多孔碳，但有部分碳元素被磷元素所代替)于酸中进行预处理，然后将预处理后的pCNCs修饰基体电极进而得到了表面富含预处理后的pCNCs的电化学传感器，该电化学传感器对于对DA和UA能够同时检测，并且具有由于的抗干扰能力、灵敏度和性能稳定的特性。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是制备例1中n＝0的情况下的碳纳米笼的放大80000倍的TEM图；图2是制备例1中n＝0的情况下的碳纳米笼的放大800000倍的TEM图；图3是制备例1中n＝1的情况下的碳纳米笼的放大80000倍的TEM图；图4是制备例1中n＝1的情况下的碳纳米笼的放大800000倍的TEM图；图5是制备例1中n＝4的情况下的碳纳米笼的放大80000倍的TEM图；图6是制备例1中n＝4的情况下的碳纳米笼的放大800000倍的TEM图；图7是应用例1中A1检测UA抗干扰检测的结果图；图8是应用例1中A1检测DA抗干扰检测的结果图。图9是应用例2中以玻碳电极为工作电极的循环伏安曲线图；图10是应用例2中以电化学传感器A1为工作电极的循环伏安曲线图。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器，该电化学传感器包括基体电极和位于基体电极的底表面的修饰层，其中，修饰层含有酸液处理后的pCNCs(磷掺杂碳纳米笼)。在本专利技术提供的电化学传感器中，修饰层的厚度以及分布密度可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，修饰层的厚度为0.05-0.1mm，分布密度为0.02-0.06mg/cm2。在本专利技术提供的电化学传感器中，基体电极的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，基体电极选自玻碳电极。在本专利技术提供的电化学传感器中，pCNCs中磷元素的含量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，以pCNCs的总重量为基准，pCNCs含有的磷元素的含量在6.25重量％以下。在本专利技术提供的电化学传感器中，pCNCs的尺寸可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，pCNCs的尺寸为10-20nm。本专利技术还提供了上述的电化学传感器的制备方法，其中，该制备方法包括：1)将pCNCs置于酸液中进行预处理；2)将预处理后的pCNCs分散于有机溶剂中以制得pCNCs溶液；3)将pCNCs溶液分散于基体电极的底表面、去除有机溶剂以制得电化学传感器。在上述制备方法中，酸液的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，在步骤1)中，酸液选自硝酸溶液、盐酸和硫酸中的一种或多种；在上述制备方法的步骤1)中，酸液的浓度可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，酸液的浓度为25重量％-55重量％。在上述制备方法的步骤1)中，酸液的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，相对于60mg的pCNCs，酸液的用量为50-100mL。在上述制备方法的步骤1)中，预处理的具体条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，预处理至少满足以下条件：预处理温度为50-70℃，预处理时间为1-3h。同时，在上述制备方法的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，在步骤2)中，相对于2mg的预处理后的pCNCs，有机溶剂的用量为1-5mL。在上述制备方法的步骤2)中，有机溶剂的具体种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，有机溶剂选自乙醇和水中的一种或多种。在上述制备方法的步骤3)中，pCNCs溶液的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，在步骤3)中，以0.071的基体电极的底表面积为基准，pCNCs溶液的用量为1-5μL。此外，在上述制备方法的步骤3)中，去除有机溶剂的方式可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高制得的电化学传感器对于DA和UA的检测性能，优选地，去除有机溶剂的方式采取自本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器包括基体电极和位于所述基体电极的底表面的修饰层，其中，所述修饰层含有酸液处理后的pCNCs(磷掺杂碳纳米笼)。

【技术特征摘要】
1.一种基于磷掺杂碳纳米笼的电化学传感器，其特征在于，所述电化学传感器包括基体电极和位于所述基体电极的底表面的修饰层，其中，所述修饰层含有酸液处理后的pCNCs(磷掺杂碳纳米笼)。2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中，所述修饰层的厚度为0.05-0.1mm，分布密度为0.02-0.06mg/cm2；优选地，所述基体电极选自玻碳电极；更优选地，以所述pCNCs的总重量为基准，所述pCNCs含有的磷元素的含量在6.25重量％以下；更进一步优选地，所述pCNCs的尺寸为10-20nm。3.根据权利要求1或2所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)将所述pCNCs置于酸液中进行预处理；2)将预处理后的所述pCNCs分散于有机溶剂中以制得pCNCs溶液；3)将所述pCNCs溶液分散于所述基体电极的底表面、去除有机溶剂以制得所述电化学传感器。4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述酸液选自硝酸溶液、盐酸溶液和硫酸溶液中的一种或多种；优选地，所述酸液的浓度为25重量％-55重量％；更优选地，相对于60mg的所述pCNCs，所述酸液的用量为50-100mL；进一步优选地，所述预处...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘露，阚显文，陶海升，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34