本发明专利技术属电流型传感器技术领域，公开了一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极及其制备方法和应用，所述Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极是将铂丝电极和对电极插入电解液中，用直流电对铂丝进行电化学腐蚀；然后将所得纳米多孔铂电极、对电极和参比电极浸入到氧化石墨烯溶液中，电沉积制得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；再将该电极浸入到葡萄糖氧化酶溶液，得到葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；最后在该电极表面滴涂Nafion溶液制得。本发明专利技术操作方便，成本低，该传感器具有检测限低，测试灵敏度和准确度高，再现性、重复性、稳定性好，可用于植物果实中的葡萄糖的快速灵敏检测。
【技术实现步骤摘要】
一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极及其制备方法和应用
本专利技术属电流型传感器
，更具体地，涉及一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极及其制备方法和应用。
技术介绍
葡萄糖普遍存在于植物的组织器官中，是植物光合作用的产物，是植物生理代谢活动的最主要能量来源，在植物生长发育过程中起着非常重要的调节作用。鉴于葡萄糖对植物生长发育有重要调控作用，有效测定植物体中葡萄糖的含量十分必要。目前测定葡萄糖的常规方法有高效液相色谱方法、离子色谱法，碘量法，电化学传感法等。相对于其他检测方法，电化学传感法具有响应时间短、准确度高、前处理要求低、操作简便、成本低等优点，所以葡萄糖电化学传感器成为近几十年来研究的热点，展示出良好的传感性能(检出限、灵敏度、选择性以及稳定性等)。其原理是利用对待测物敏感的元件作为检测头，将待测物的浓度转换成电信号，从而进行测定。根据用于识别葡萄糖分子的传感元件不同，葡萄糖电化学传感器大致可分为两类：酶基葡萄糖电化学传感器和无酶葡萄糖电化学传感器。从1973年至今，已开发出三代酶基葡萄糖电化学传感器，前两代酶基葡萄糖传感器均发生间接电催化过程，其主要缺点是必须有媒介体的参与，因此传感器结构复杂，限制了它们的进一步应用，而第三代酶基葡萄糖传感器属于直接电催化，无需加入电子媒介体，电极和酶的活性氧化还原位点是电连接的，酶自身与电极之间能直接发生电子转移，可有效地将葡萄糖的酶识别事件转换为电流信号，是一种非常理想的酶基传感器。在葡萄糖检测的应用研究中，构建新型、高效的无酶葡萄糖传感器是传感器研发领域的重点。该类传感器多应用于人体的血糖水平检测，辅助进行糖尿病临床诊断与医疗监测。例如，Lei等人以贵金属(铂或者金)纳米颗粒和纳米纤维构建了无酶电化学传感器，该传感器葡萄糖检测范围为4μmol/L～15mmol/L(LeiTingzhou,DongLili,ZhangXiuqiang,RenSuxia,Wuqinglin,ChenGaofeng,YanGuihua.MetalNanoparticles/NanocelluloseComposites-BasedNon-EnzymaticElectrochemicalglucosesensorandPreparationMethodThereof[P].：US2017276640,2017-09-28.)。马占芳和石文韬则利用葡萄糖氧化酶和三角银纳米颗粒研制了一种用于血糖检测的葡萄糖传感器，检测范围为3～20μmol/L，仅限于低浓度葡萄糖含量的检测(马占芳,石文韬.一种葡萄糖传感器及其制备方法和应用[P].北京：CN102621207A,2012-08-01)。对于动植物检测应用方面，该类传感器应用将满足生物、农业和食品等领域的生产商品葡萄糖检测的需求。尤其是在农业领域，葡萄糖是植物光合作用的产物，在植物生理代谢活动中起着非常重要的作用。在植物的生长发育过程中发挥重要功能的能量与信号物质，糖类的合成，转运，代谢，储存，贯穿着光合植物的整个生长周期。复杂的糖代谢和信号转导网络通过整合植物内部调节因子和外部环境因子来调控及维持植物的生长和存活。其中葡萄糖是作为最为主要的糖类调节信号，在控制着基因和蛋白的表达、细胞周期、初生和次生代谢，以及生长和发育进程等方面都发挥着非常重要的信号传导作用(SheenJ.Masterregulatorsinplantglucosesignalingnetworks[J].JournalofPlantBiology,2014,57(2),67-79)。同时研究表明，葡萄糖信号转导和多种植物激素间存在互作关系，如乙稀、生长素和细胞分裂素等(FilipRolland,ElenaBaena-Gonzalez,JenSheen.sugarsensingandsignalinginplants:ConservedandNovelMechanisms[J].AnnualReviewofPlantBiology.2006,57,675-709)。就传统而言，对于植物葡萄糖含量的检测，我们通常是使用高效液相色谱法，离子色谱法，化学碘量法等。这些检测方法非常耗时且成本较高，因此采用快速，低成本，精确的电化学方法进行植物中葡萄糖含量的检测无疑是一个非常好的选择。基于电化学传感方法检测植物组织中葡萄糖含量的研究还处于起步阶段，应用推广条件有待进一步成熟。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本专利技术首要目的在于提供一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极。本专利技术的另一目的是提供上述Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极的制备方法。本专利技术的再一目的是提供上述Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极制备的葡萄糖传感器在检测植物体内葡萄糖中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案来实现：一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，所述Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极是将铂丝进行电化学腐蚀，在铂丝表面形成纳米多孔结构，制得纳米多孔铂电极；再将所得纳米多孔铂电极作为工作电极，铂丝电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，组成三电极体系，将其插入到超声处理的氧化石墨烯水溶液中，采用循环伏安法将氧化石墨烯沉积到纳米多孔铂电极表面，制得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；然后将所得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极在0～4℃浸泡在葡萄糖氧化酶的PBS溶液中，在电极上固定葡萄糖氧化酶，制得葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；最后将Nafion溶液滴涂到葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极的表面，干燥制得。优选地，所述的纳米多孔铂电极是将打磨清洗后的铂丝电极作为阳极，石墨棒作为阴极接入直流电源，电源电压为20～30V，用NaH2PO4溶液作为电解液，在保持电解液的搅拌状态下，对铂丝进行电化学腐蚀，在铂丝表面形成纳米多孔结构制得。更为优选地，所述的NaH2PO4溶液的浓度为0.1～1mol/L，所述的搅拌的速度为200～500r/min，所述的电化学腐蚀的时间为15～30min。优选地，所述的氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5～5mg/mL，所述的葡萄糖氧化酶的PBS溶液的浓度为50～150unit/mL。优选地，所述的Nafion溶液是将全氟磺酸溶解在乙醇中，所述的Nafion溶液的浓度为0.5～1wt％。优选地，所述的循环伏安法的参数为：扫描速率0.5～1mV/s，扫描次数为4～22圈；高电位为0～-0.2V，低电位为-1～-1.2V；所述的沉积的时间为2～24h。优选地，所述的超声处理的时间为5～30min；所述的浸泡的时间为4～24h。所述的Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极的制备方法，包括如下具体步骤：S1.将打磨清洗后的铂丝电极作为阳极，石墨棒作为阴极接入直流电源，电源电压为20～30V，用NaH2PO4溶液作为电解液，在保本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，其特征在于，所述Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极是将铂丝进行电化学腐蚀，在铂丝表面形成纳米多孔结构，制得纳米多孔铂电极；再将所得纳米多孔铂电极作为工作电极，铂丝电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，浸入到超声处理的氧化石墨烯水溶液中，采用循环伏安法将氧化石墨烯沉积到纳米多孔铂电极表面，制得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；然后将所得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极在0～4℃浸泡在葡萄糖氧化酶的PBS溶液中，在电极上固定葡萄糖氧化酶，制得葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；最后将Nafion溶液滴涂到葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极的表面，干燥制得。/n
【技术特征摘要】
1.一种Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，其特征在于，所述Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极是将铂丝进行电化学腐蚀，在铂丝表面形成纳米多孔结构，制得纳米多孔铂电极；再将所得纳米多孔铂电极作为工作电极，铂丝电极作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，浸入到超声处理的氧化石墨烯水溶液中，采用循环伏安法将氧化石墨烯沉积到纳米多孔铂电极表面，制得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；然后将所得氧化石墨烯/纳米多孔铂电极在0～4℃浸泡在葡萄糖氧化酶的PBS溶液中，在电极上固定葡萄糖氧化酶，制得葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极；最后将Nafion溶液滴涂到葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极的表面，干燥制得。
2.根据权利要求1所述的Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，其特征在于，所述的纳米多孔铂电极是将打磨清洗后的铂丝电极作为阳极，石墨棒作为阴极接入直流电源，电源电压为20～30V，用NaH2PO4溶液作为电解液，在保持电解液的搅拌状态下，对铂丝进行电化学腐蚀，在铂丝表面形成纳米多孔结构制得。
3.根据权利要求2所述的Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，其特征在于，所述的NaH2PO4溶液的浓度为0.1～1mol/L，所述的搅拌的速度为200～500r/min，所述的电化学腐蚀的时间为15～30min。
4.根据权利要求1所述的Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，其特征在于，所述的氧化石墨烯水溶液的浓度为0.5～5mg/mL，所述的葡萄糖氧化酶的PBS溶液的浓度为50～150unit/mL。
5.根据权利要求1所述的Nafion/葡萄糖氧化酶/氧化石墨烯/纳米多孔铂电极，其特征在于，所述的Nafion溶液是将全氟磺酸溶解在乙醇中，所述的Nafion溶液的浓度为0.5～1wt％。
6.根据权利要求1所述的Nafion/葡萄糖氧化酶/氧...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙拥兵，巫彬芳，徐海涛，杨林鑫，栗云鹏，周华，施玉峰，姚志杰，邓海东，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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