一种检测葡萄糖的电化学传感器及其制备方法技术

本发明专利技术属电化学电极材料制备技术领域，提供一种检测葡萄糖的电化学传感器及其制备方法，该电化学传感器为基于钴@镍‑金属有机框架‑石墨烯（CNMs‑GR）的电化学传感器，该传感器用于同时检测人体血清中的葡萄糖。其表现出高的灵敏度和选择性，电极修饰过程更加简便，有良好的稳定性和重现性。基于钴@镍‑金属有机框架‑石墨烯（CNMs‑GR）纳米复合材料，简单的水热反应合成双金属框架，制备钴@镍‑金属有机框架‑石墨烯CNMs‑GR纳米复合材料。提高了电极的灵敏度且使电极修饰过程更简单。电化学传感器用于构建检测人体血清中葡萄糖的传感体系，显著提高电极的选择性。检出限为0.087μmol/L。线性范围宽，灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种检测葡萄糖的电化学传感器及其制备方法
本专利技术属于电化学电极材料制备
，具体涉及一种检测葡萄糖的电化学传感器及其制备方法，该电化学传感器为基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯（CNMs-GR）的电化学传感器，该传感器用于同时检测人体血清中的葡萄糖。
技术介绍
葡萄糖是人体直接参与代谢活动的必不可少的生物分子，因为它通过氧化过程产生二氧化碳和能量（ATP）。但是，人体血液中的葡萄糖浓度过高会对人体健康造成损害，这可能导致糖尿病和其他并发症。如果不加以控制，糖尿病可能危及人的身体状况，致使残疾甚至死亡。据报道，4.15亿人面临着严重的糖尿病问题，而1.93亿糖尿病患者仍未得到确诊。为了克服源于糖尿病的健康风险，需要经常检查人体血液中的葡萄糖浓度。因此，准确检测人体血液中的葡萄糖浓度对实现糖尿病的诊断，治疗和管理具有重要意义。迄今为止，已经提出了多种检测葡萄糖的方法，虽然这些方法展现出一定的优点，但一般会涉及样品预处理复杂，耗时长，繁琐的操作，消耗大量有机试剂以及设备昂贵等缺点。这些缺点极大地限制了它们的进一步应用。电化学方法由于其成本低，灵敏度高，选择性好以及小体积样品易于小型化而被广泛使用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种检测葡萄糖的电化学传感器及其制备方法，该电化学传感器是基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯（CNMs-GR）的纳米复合材料，并用其修饰玻碳电极表面制备而成，具有较高的灵敏度，电极修饰过程更加简便，且具有良好的稳定性和重现性。本专利技术由如下技术方案实现的：一种检测葡萄糖的电化学传感器，所述检测葡萄糖的电化学传感器为基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR的纳米复合材料，所述电化学传感器的制备方法为：（1）钴@镍-金属有机框架的制备：将0.275mmol～0.475mmol的Co(NO3)2，0.275mmol～0.475mmol的Ni(NO3)2和0.55mmol～0.85mmol的2-氨基对苯二甲酸加入36mL溶剂中进行40KHz超声处理30min；将所的产物密封的反应釜中并在160℃～220℃下加热24h；反应釜自然冷却至室温，收集固体并用二次水洗涤数次；最后，将所得固体在60℃下干燥过夜，得到钴@镍-金属有机框架粉末；其中：所述溶剂为N.N-二甲基甲酰胺,乙醇和二次水；（2）钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR的制备：在水中加入石墨烯和钴@镍-金属有机框架，使得体系中石墨烯浓度为3.0mg/mL～7.0mg/mL，钴@镍-金属有机框架浓度为5mg/mL～10mg/mL，40KHz超声30min形成均匀分散液；60℃下真空干燥，得到钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR纳米复合材料；（3）电极的制备：将6.0mg钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR纳米复合材料分散于3mL二次水中，在40KHz频率下超声25min，制成浓度为2.0mg/mL的分散液；将分散液滴涂到玻碳电极上，滴涂量为5.0μL～15.0μL；在红外灯下干燥20min，最后用二次水冲洗除去松散吸附的复合材料，得到钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR电极。步骤（1）中Co(NO3)2为0.375mmol；Ni(NO3)2为0.375mmol；2-氨基对苯二甲酸为0.75mmol；溶剂为32mLN.N-二甲基甲酰胺、2mL乙醇和2mL二次水的混合溶液；反应釜中的反应温度为200℃。步骤（2）中石墨烯的浓度为5.0mg/mL；钴@镍-金属有机框架的浓度为8.0mg/mL；步骤（3）中分散液滴涂到玻碳电极表面的量10.0μL。利用所述的检测葡萄糖的电化学传感器检测葡萄糖的方法，具体步骤为：配制0.1mol氢氧化钠溶液，进而配制含有葡萄糖的氢氧化钠溶液；含有葡萄糖的氢氧化钠溶液中：葡萄糖浓度为0.1mmol；采用三电极体系，以钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR电极为工作电极，氯化银电极为参比电极，铂丝为对电极，利用电化学工作站检测对葡萄糖浓度的电流响应。本专利技术中：大表面积，优异的电学性能，高电子迁移率以及高电催化活性都突出了石墨烯的多功能性。此外，石墨烯为非共价官能化提供了丰富的结合位点提高灵敏度。氨基功能化的双金属有机框架暴露的活性位点多以及明确的孔隙结构有助于提高电催化能力。石墨烯（GR）与钴@镍-金属有机框架（CNMs）的结合发挥了协同作用，有助于传感器的导电性以及电子转移能力，改善了对葡萄糖的电催化作用。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯（CNMs-GR）纳米复合材料修饰在玻碳电极表面，提高了电极的灵敏度且使电极修饰过程简单。制得的电化学传感器，将其用于构建检测葡萄糖的传感体系，可以显著提高对葡萄糖的电催化。本专利技术制备得到的电化学传感器可检测葡萄糖。制得的电化学传感器，具有良好的稳定性和重现性，是石墨烯（GR）与钴@镍-金属有机框架（CNMs）独特性质的开发和应用，也为未来葡萄糖的检测提供了新的思路。附图说明图1为本专利技术制备电化学传感器用扫描电镜表征钴@镍-金属有机框架；图2为本专利技术制备电化学传感器钴@镍-金属有机框架-石墨烯扫描电镜表征图像；图3为本专利技术制备电化学传感器用循环伏安法表征电极修饰过程；图4为本专利技术制备电化学传感器检测葡萄糖的循环伏安图；图5为本专利技术制备电化学传感器中加入不同浓度亚硝酸钠的i-t曲线；图6为本专利技术制备电化学传感器葡萄糖浓度与峰电流的线性关系;图7为本专利技术制备钴@镍-金属有机框架-石墨烯电极在15天内对葡萄糖检测的稳定性；图8为本专利技术制备的6个相同的钴@镍-金属有机框架-石墨烯电极电流检测结果。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术是基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯（CNMs-GR）纳米复合材料，并用其修饰玻碳电极制备一种电化学传感器，并用于检测人体血清中的葡萄糖。下面通过实施例结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：一种检测葡萄糖的电化学传感器，基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯（CNMs-GR）纳米复合材料，所述电化学传感器的制备方法为：（1）钴@镍-金属有机框架的制备：将0.375mmol的Co(NO3)2，0.375mmol的Ni(NO3)2和0.75mmol的2-氨基对苯二甲酸加入36mL溶剂(32mLN.N-二甲基甲酰胺,2mL乙醇和2mL二次水)中进行超声处理。将所的产物密封的反应釜中并在200℃下加热24h。随后反应釜冷却至室温，收集固体并用二次水洗涤数次。最后，将所得固体在60℃下干燥过夜，得到钴@镍-金属有机框架粉末。（2）钴@镍-金属有机框架-石墨烯的制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于：所述检测葡萄糖的电化学传感器为基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR的纳米复合材料，所述电化学传感器的制备方法为：/n（1）钴@镍-金属有机框架的制备：将0.275 mmol～0.475 mmol的Co(NO

【技术特征摘要】
1.一种检测葡萄糖的电化学传感器，其特征在于：所述检测葡萄糖的电化学传感器为基于钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR的纳米复合材料，所述电化学传感器的制备方法为：
（1）钴@镍-金属有机框架的制备：将0.275mmol～0.475mmol的Co(NO3)2，0.275mmol～0.475mmol的Ni(NO3)2和0.55mmol～0.85mmol的2-氨基对苯二甲酸加入36mL溶剂中进行40KHz超声处理30min；将所的产物密封的反应釜中并在160℃～220℃下加热24h；反应釜自然冷却至室温，收集固体并用二次水洗涤数次；最后，将所得固体在60℃下干燥过夜，得到钴@镍-金属有机框架粉末；其中：所述溶剂为N.N-二甲基甲酰胺,乙醇和二次水；
（2）钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR的制备：在水中加入石墨烯和钴@镍-金属有机框架，使得体系中石墨烯浓度为3.0mg/mL～7.0mg/mL，钴@镍-金属有机框架浓度为5mg/mL～10mg/mL，40KHz超声30min形成均匀分散液；60℃下真空干燥，得到钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR纳米复合材料；
（3）电极的制备：将6.0mg钴@镍-金属有机框架-石墨烯CNMs-GR纳米复合材料分散于3mL二次水中，在40KHz频率下超声25min，制成...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷鹏，周影，双少敏，董川，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14