一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法技术

一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，通过复合石墨炔纳米管GDY和短多壁碳纳米管S‑MWCNTs为电极修饰材料，制得高灵敏、高选择性的检测多巴胺的GDY/S‑MWCNTs修饰电极。由于GDY具有银耳状三维表面结构，具有极大的有效表面积，对DA显示出超高的富集能力；通过在混酸中超声处理多壁碳纳米管获得S‑MWCNTs，它可插入GDY纳米管上的穴位处并与GDY纳米片充分接触，这为加快传感器界面的电子传输提供了一种很好途径；由于酸化的GDY和S‑MWCNT表面含有大量的化学含氧基团，可通过静电排斥消除一些干扰物分子，从而提高了传感器界面对DA的选择性。用该材料制备的修饰电极对多巴胺的检测具有很好的响应性能，最低检测限可达8 pmol/mL。

【技术实现步骤摘要】
一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法
本专利技术属于生物化学检测领域，具体涉及一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法。
技术介绍
石墨炔（GDY）是一种具有sp和sp2杂化碳原子和π共轭的人工合成的碳同素异形体。根据预测，它具有很多吸引人的特性包括高荧光效率，好的耐热性，优良的导电性等。自从2010年首次报道了人工合成的石墨炔以来，它已广泛用于催化剂，可充电电池，太阳能电池，电子设备，检测器，生物医学，水净化等领域。中科院李玉良团队已制备了由交缠的超薄GDY纳米片组成的高质量GDY纳米管。GDY可弯曲且超轻。它已用于锂离子电池负极。多壁碳纳米管（MWCNT）是另一种碳同素异形体，已在不同领域得到广泛应用。已有研究表明，裁短的MWCNT（S-MWCNT）的物理和化学性质将发生变化，与其接触的外界离子或电解质更容易于进入S-MWCNT的内表面或内壁与其接触并发挥催化作用。此外，S-MWCNTs存在更多的缺陷，其催化能力在一定程度上受其缺陷影响。多巴胺（DA）是人类中枢神经系统中重要的儿茶酚胺。它在肾，心血管和中枢神经系统的功能中起着重要作用。脑内多巴胺神经功能失调是引发精神分裂症和帕金森氏症的重要因素。由于电化学检测法具有简单和低成本优势，所以已提出的关于DA的电化学检测方法有很多。人体中DA的平均含量在10-6〜10-9M范围内。许多传统的电化学技术对DA定量在此水平上不够敏感。因此，开发新型材料以提高DA检测的灵敏度和选择性仍是一大挑战。修饰电极的常规策略有：增加传感器基底的有效表面积，增强传感器界面对目标对象的富集能力，和提高传感器界面的电子传输动力学。据报道，功能化碳材料上的–COOH和–OH等含氧官能团可用于选择性的DA检测。到目前为止，GDY在分析化学领域的应用屈指可数，关于GDY纳米管应用于DA检测的相关研究还未见任何文献和专利报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对人体中DA的平均含量在10-6〜10-9M范围内，许多传统的电化学技术对DA定量在此水平上不够敏感这个问题，提供一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，检测灵敏度高，选择性高。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，包括以下步骤：（1）将多壁碳纳米管分散于混合浓酸中，在热水浴中超声处理，然后快速冷却，离心，洗涤，烘干，得短多壁碳纳米管；（2）将石墨炔纳米管分散于混合浓酸中，回流加热一定时间，然后用冰水冷却，分离，洗涤，烘干，得酸化石墨炔纳米管；（3）将一定量的短多壁碳纳米管和酸化石墨炔纳米管分别分散于合适溶剂中，然后将分散于合适溶剂中的短多壁碳纳米管与分散于合适溶剂中的酸化石墨炔纳米管按一定的体积比充分混合，超声混均，在一定温度下均匀搅拌一定时间，冷却后得到混合溶液；吸取一定量的混合溶液修饰玻碳电极，干燥即得酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极；（4）在不同浓度的多巴胺标准液中，采用常规的三电极体系，以石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰的玻碳电极为工作电极、铂丝为对电极、饱和的甘汞电极为参比电极，富集一定时间，记录伏安响应信号，绘制电流—浓度标准曲线；检测样品时，将样品响应信号与标准曲线对照，获得对应样品的DA浓度。步骤（1）和（2）中的混合浓酸由浓H2SO4和HNO3按1：0.2-1（优选为1：0.3-0.5）的体积比混合而成。步骤（2）中回流加热温度为20-200℃，优选为40-160℃，更优选为60-140℃；加热时间为2-12h，优选为4-10h，更优选为5-7h；所述的分离为过滤、抽滤、离心或沉降，优选为6000-18000rmp离心分离，更优选为12000-15000rmp离心分离，分离时间为5-60min，优选为10-40min，更优选为15-30min，洗涤烘干时间为2-48h，优选为10-30h，更优选为18-24h；烘干温度为20-200℃，优选为40-160℃，更优选为60-140℃。步骤（3）中石墨炔（GDY）的浓度为0.1-3.0mg/mL，优选0.5-2.0mg/mL，更优选0.8-1.2mg/mL；短碳纳米管的浓度为0.1-3.0mg/mL，优选0.5-2.0mg/mL，更优选0.8-1.5mg/mL。步骤（3）中的合适溶剂为醇类、酰胺或腈类中的一种或多种；优选为甲酰胺、丙烯酰胺或乙腈中的一种或多种；更优选为N,N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺或乙腈中的一种或多种。步骤（3）中分散于合适溶剂中的短多壁碳纳米管与分散于合适溶剂中的酸化石墨炔纳米管按1：0.5-8的体积比（优选为1：1-6，更优选为1：2-4）混合。步骤（3）中超声混匀的时间为10-60min，优选为20-45min，更优选为25-35min；在一定温度下搅拌一定时间的温度为20-100℃，优选为40-80℃，更优选为50-60℃；搅拌时间为2-12h，优选为4-10h，6-8h。步骤（3）中干燥温度为20-50℃，优选为30-40℃。步骤（4）中采用常规的三电极体系，以石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰的玻碳电极为工作电极、铂丝为对电极、饱和的甘汞电极为参比电极；利用微分脉冲伏安法对样品电解液进行检测；检测时的电位范围在-0.6～+1.2V，优选电位范围为-0.3～+0.8V，更优选为-0.1～+0.6V；富集时间为1-30min，优选为5-20min，更优选为10-15min；所述电解液为氯化钾溶液、氯化钠溶液、磷酸钾-磷酸氢钾溶液、磷酸二氢钠-磷酸钠溶液、硝酸钠溶液、硝酸钾溶液中的一种或多种；电解液的浓度为0.01-0.5mol/L，优选为0.05-0.4mol/L，更优选为0.1-0.3mol/L；富集方法为恒电位富集或开路富集，恒电位富集采用的电位为在-0.3～+0.4V，优选电位范围为-0.2～+0.3V，更优选为-0.1～+0.2V。在本专利技术中，GDY纳米管为中科院李玉良团队提供，其制备方法参考文献：ShangH,ZuoZ,LiL,WangF,LiuH,LiY,LiY.AngewChemIntEd57(2018):774–778；切割羧基化的碳纳米管的制备参考：DengK,LiuX,LiC,HuangH.Biosensors&Bioelectronics117(2018)168–174。在本专利技术中，扫描电子显微镜，型号：S-3400,Hitachi公司；X射线光电子能谱仪，型号：ESCALABMKII,美国ThermoFisherScientific公司；X-粉末衍射仪，型号：D8Advance，德国布鲁克AXS有限公司；透射电子显微镜，型号：JEM-1011，日本电子株式会社出厂；电化学工作站，型号：CHI760C，上海辰华公司。在本专利技术中，离心机、超声设备、加热装置、真空干燥机、恒温培育箱均为本领域现有技术中的常用设备，只要能够实现相应功能的，均能适用于本专利技术。...

【技术保护点】
1.一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）将多壁碳纳米管分散于混合浓酸中，在热水浴中超声处理，然后快速冷却，离心，洗涤，烘干，得短多壁碳纳米管；/n（2）将石墨炔纳米管分散于混合浓酸中，回流加热一定时间，然后用冰水冷却，分离，洗涤，烘干，得酸化石墨炔纳米管；/n（3）将一定量的短多壁碳纳米管和酸化石墨炔纳米管分别分散于合适溶剂中，然后将分散于合适溶剂中的短多壁碳纳米管与分散于合适溶剂中的酸化石墨炔纳米管按一定的体积比充分混合，超声混均，在一定温度下均匀搅拌一定时间，冷却后得到混合溶液；吸取一定量的混合溶液修饰玻碳电极，干燥即得酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极；/n（4）在不同浓度的多巴胺标准液中，采用常规的三电极体系，以石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰的玻碳电极为工作电极、铂丝为对电极、饱和的甘汞电极为参比电极，富集一定时间，记录伏安响应信号，绘制电流—浓度标准曲线；检测样品时，将样品响应信号与标准曲线对照，获得对应样品的DA浓度。/n

【技术特征摘要】
1.一种酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将多壁碳纳米管分散于混合浓酸中，在热水浴中超声处理，然后快速冷却，离心，洗涤，烘干，得短多壁碳纳米管；
（2）将石墨炔纳米管分散于混合浓酸中，回流加热一定时间，然后用冰水冷却，分离，洗涤，烘干，得酸化石墨炔纳米管；
（3）将一定量的短多壁碳纳米管和酸化石墨炔纳米管分别分散于合适溶剂中，然后将分散于合适溶剂中的短多壁碳纳米管与分散于合适溶剂中的酸化石墨炔纳米管按一定的体积比充分混合，超声混均，在一定温度下均匀搅拌一定时间，冷却后得到混合溶液；吸取一定量的混合溶液修饰玻碳电极，干燥即得酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极；
（4）在不同浓度的多巴胺标准液中，采用常规的三电极体系，以石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰的玻碳电极为工作电极、铂丝为对电极、饱和的甘汞电极为参比电极，富集一定时间，记录伏安响应信号，绘制电流—浓度标准曲线；检测样品时，将样品响应信号与标准曲线对照，获得对应样品的DA浓度。


2.根据权利要求1所述的酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，其特征在于：步骤（1）和（2）中的混合浓酸由浓H2SO4和HNO3按1：0.2-1（优选为1：0.3-0.5）的体积比混合而成。


3.根据权利要求1所述的酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，其特征在于：步骤（3）中石墨炔（GDY）的浓度为0.1-3.0mg/mL，优选0.5-2.0mg/mL，更优选0.8-1.2mg/mL；短碳纳米管的浓度为0.1-3.0mg/mL，优选0.5-2.0mg/mL，更优选0.8-1.5mg/mL。


4.根据权利要求1或2所述的酸化石墨炔纳米管/短多壁碳纳米管修饰电极检测多巴胺的方法，其特征在于：步骤（2）中回流加热温度为20-200℃，优选为40-160℃，更优选为60-140℃；加热时间为2-12h，优选为4-10h，更优选为5-7h；所述的分离为过滤、抽滤、离心或沉降，优选为6000-18000rmp离心分离，更优选为12000-15000rmp离心分离，分离时间为5-60min，优选为10-40min，更优选为15-30min，洗涤烘干时间为2-48h，优选为10-30h，更...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓克勤，王毫，李春香，李筱芳，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43