一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于L‑半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，包括以下步骤：(1)GF预处理；(2)BNC的制备；(3)PB生长液的配制；(4)BNC/GF的制备；(5)BNC@PB/GF的制备，并提供了依该方法得到的产品。该方法可获得具有优良电化学特性的电极材料，克服了目前L‑半胱氨酸电化学传感器灵敏度低、检测限高的缺点，实现了低检测限、高灵敏度、宽线性范围和高稳定性的优点，且制备方法简单、快速且易于控制。

【技术实现步骤摘要】
一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料及其制备方法
本专利技术属于电化学传感器
，具体涉及一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料及其制备方法。
技术介绍
L-半胱氨酸(L-cys)作为最重要的含硫醇氨基酸之一，在生物系统中起着至关重要的作用，可用于疾病状态的诊断。L-cys已在食品和医药行业中用作抗氧化剂，抗毒素，辐射防护剂，癌症指示剂和自由基清除剂。L-cys的缺乏与生长缓慢、糖尿病、脱发、皮肤病变及易疲劳等有关。目前L-cys的检测方法主要有色谱分离、原子吸收光谱、原子发射光谱、毛细管电泳以及电化学方法等。其中，电化学方法具有操作简单、成本低廉等优点而备受青睐。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，通过该方法可获得形貌均一、结构稳定的电极材料，该电极材料具有良好的导电性、催化性，实现所制备传感器具有高灵敏度、低检测限等优点，且制备方法简单、易于控制。本专利技术的第二个目的是提供依上述方法得到的电化学传感器材料。本专利技术的目的通过以下技术方案来具体实现：一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，包括以下步骤：(1)GF预处理，对石墨毡GF进行裁剪，用超纯水和甲醇交替洗涤石墨毡，去除表面残渣，真空干燥过夜，然后用硫酸溶液活化，超纯水洗涤，真空干燥过夜；(2)BNC的制备，将硼酸、尿素和聚乙二醇分散到超纯水中，超声溶解，80℃下干燥得粉末，将得到的粉末置于瓷舟，在Ar气氛、900℃下保温，保温结束后自然冷却得硼氮掺杂碳纳米管BNC粉末；(3)PB生长液的配制，所述PB生长液包括A液和B液，所述A液含K3[Fe(CN)6]，所述B液含FeCl3、KCl和HCl；(4)BNC/GF的制备，将步骤(2)制得的硼氮掺杂碳纳米管粉末溶于超纯水得BNC水溶液，加入步骤(1)预处理后的石墨毡，进行超声处理，然后用超纯水冲洗石墨毡，真空干燥过夜，得BNC/GF；(5)BNC@PB/GF的制备，将步骤(3)新鲜配制的A液和B液混合，加入步骤(4)得到的BNC/GF，室温下生长，然后用超纯水清洗石墨毡表面，真空干燥过夜，即得。作为优选的，步骤(1)中，真空干燥的温度均为60℃，所述硫酸溶液由体积比1:1的98％硫酸和超纯水混合而成，所述活化时间为1h。作为优选的，步骤(2)中，硼酸、尿素和聚乙二醇的重量比为0.15:10:1，干燥时间为10h，900℃保温时间为4h。作为优选的，步骤(3)中，所述A液含2.0mmol/LK3[Fe(CN)6]，所述B液含2.0mmol/LFeCl3、0.2mol/LKCl、0.05mmol/LHCl。作为优选的，步骤(4)中，所述BNC水溶液的浓度为0.1-1.0mg/mL，超声时间为30min，真空干燥温度为60℃。进一步优选的，所述BNC水溶液的浓度为0.5mg/mL。作为优选的，步骤(5)中，所述A液和B液的体积比为1:1，A液和B液的体积与步骤(4)中BNC水溶液的体积比为1:1，室温生长时间为5-60min，真空干燥温度为60℃。进一步优选的，室温生长时间为30min。依上述任一方法得到的用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料。普鲁士蓝(PB)是一种典型的六氰基高铁酸盐配位化合物，因其无污染、低成本、易于制备及出色的电化学性能等特点而在医药和材料领域引起了广泛关注。PB中Fe2+和Fe3+可逆的电化学氧化还原促进了电子传输，增强了电极材料的电化学性能。碳纳米管是典型的碳材料，具有高比表面积、优异的导电性、优异的稳定性以及制备简单、价格低廉和耐腐蚀的特性。此外，杂原子掺杂是调节碳纳米结构性质的有效方法之一。在各种杂原子中，氮和硼是碳基材料的优良掺杂剂，因为硼、碳和氮的原子尺寸最为接近。本专利技术首次结合了杂原子掺杂碳纳米管和普鲁士蓝的优势，以石墨毡GF为电极基底材料制备复合电极，克服目前电化学检测L-cys检测限高、重现性差、灵敏度低、线性范围窄的缺点，从而实现对L-cys高效检测。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，得到的BNC@PB/GF复合电极不仅能够发挥三种构成组分的各自优势，而且各组分的协同作用增强了复合材料的导电性、稳定性和电化学响应；通过该方法可制备出形貌均匀的纳米材料；BNC与GF结合以及PB的原位生长过程减少了原料消耗，极大地提高了制备效率；复合电极对L-cys可在中性介质、低电位下进行，并且表现出良好的检测灵敏性、循环稳定性、抗干扰性及高实样回收率等优点。附图说明图1为实施例1制备的BNC(左图)及BNC@PB(右图)的SEM图。图2为实施例1制备的BNC@PB/GF电极对L-cys检测的电位优化及量化曲线，A为电极BNC@PB/GF在有无L-cys的CV曲线；B为电极BNC@PB/GF在不同电位下对L-cys响应的i-t曲线；C为电极BNC@PB/GF在连续加入不同浓度L-cys的电流响应曲线；D为电流浓度线性曲线。图3为实施例1制备的BNC@PB/GF电极对L-cys检测的抗干扰能力和长期稳定性测试，A为电极BNC@PB/GF检测L-cys的抗干扰检测曲线；B为电极BNC@PB/GF检测L-cys稳定性测试。图4中A为实施例1制备的不同电极GF、PB/GF、BNC/GF、BNC@PB/GF的CV曲线；B为A的局部放大图；C和D分别为电极BNC@PB/GF制备过程中不同BNC浓度、不同生长时间的CV曲线。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下实施例中的原料均为市场可得产品。其中，石墨毡GF购买于甘肃郝氏碳纤维有限公司，规格3mm厚度；硼酸购买于天津光复科技发展有限公司；尿素购买于天津光复科技发展有限公司；聚乙二醇购买于上海阿拉丁科技股份有限公司。实施例1一种BNC@PB/GF复合电极材料的制备方法，步骤如下：(1)GF预处理将GF裁剪成2cmˉ1cmˉ1mm的薄片，将裁剪好的GF先用超纯水洗去表面浮渣，再用甲醇和超纯水交替洗涤至无浮渣为止，60℃真空干燥过夜；选取30-50片清洗过的GF放入200ml硫酸：水＝1：1(v/v)的溶液中活化1h，然后用超纯水洗至中性，60℃真空干燥过夜。(2)BNC的制备将0.15g硼酸、5g尿素和0.5g聚乙二醇分散到50mL超纯水中，超声10min溶解，80℃烘箱放置10h，得到的白色粉末放于瓷舟中，Ar气氛、900℃(升温速率为5℃/min)下保持4h，Ar气氛自然冷却后得黑色BNC粉末。(3)PB生长液的配制A液含2mmol/LK3[Fe(CN)6]，B液含2.0mmol/LFeCl3、0.2mol/LKCl和0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)GF预处理，对石墨毡进行裁剪，用超纯水和甲醇交替洗涤石墨毡，去除表面残渣，真空干燥过夜，然后用硫酸溶液活化，超纯水洗涤，真空干燥过夜；/n(2)BNC的制备，将硼酸、尿素和聚乙二醇分散到超纯水中，超声溶解，80℃下干燥得粉末，将得到的粉末置于瓷舟，在Ar气氛、900℃下保温，保温结束后自然冷却得硼氮掺杂碳纳米管粉末；/n(3)PB生长液的配制，所述PB生长液包括A液和B液，所述A液含K

【技术特征摘要】
1.一种用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)GF预处理，对石墨毡进行裁剪，用超纯水和甲醇交替洗涤石墨毡，去除表面残渣，真空干燥过夜，然后用硫酸溶液活化，超纯水洗涤，真空干燥过夜；
(2)BNC的制备，将硼酸、尿素和聚乙二醇分散到超纯水中，超声溶解，80℃下干燥得粉末，将得到的粉末置于瓷舟，在Ar气氛、900℃下保温，保温结束后自然冷却得硼氮掺杂碳纳米管粉末；
(3)PB生长液的配制，所述PB生长液包括A液和B液，所述A液含K3[Fe(CN)6]，所述B液含FeCl3、KCl和HCl；
(4)BNC/GF的制备，将步骤(2)制得的硼氮掺杂碳纳米管粉末溶于超纯水得BNC水溶液，加入步骤(1)预处理后的石墨毡，进行超声处理，然后用超纯水冲洗石墨毡，真空干燥过夜，得BNC/GF；
(5)BNC@PB/GF的制备，将步骤(3)新鲜配制的A液和B液混合，加入步骤(4)得到的BNC/GF，室温下生长，然后用超纯水清洗石墨毡表面，真空干燥过夜，即得。


2.根据权利要求1所述的用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，真空干燥的温度均为60℃，所述硫酸溶液由体积比1:1的98％硫酸和超纯水混合而成，所述活化时间为1h。


3.根据权利要求1所述的用于L-半胱氨酸检测的电化学传感器材料的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强明，赵继华，方建，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62