MXene复合膜修饰电极及其对蛋氨酸对映体的电化学鉴别制造技术

本发明专利技术公开了一种过渡金属碳氮化物@钴铝类水滑石纳米片/羧甲基

【技术实现步骤摘要】
MXene复合膜修饰电极及其对蛋氨酸对映体的电化学鉴别

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[0001]本专利技术涉及一种MXene@钴铝类水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精修饰电极；本专利技术还涉及所述修饰电极的制备方法及其对氨基酸对映体的电化学鉴别应用。

技术介绍
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[0002]手性分子又称对映体，它们具有相同的元素组成和主要理化性质，但在代谢过程、生理毒性和药理活性方面却存在很大差异。通常情况下，只有一个手性分子是有效的，而另一个手性分子则是无效的，甚至表现出相反的效果。蛋氨酸是动物体的必需氨基酸，能维持机体生长发育和氮平衡、防治肝脏疾病和砷、苯等中毒，畜禽缺乏蛋氨酸会引起发育不良、体重减轻、肝肾机能减弱、肌肉萎缩、皮毛变质等。蛋氨酸是具有旋光性的化合物，分为D型和L型。在动物体内L型易被吸收，D型要经酶转化为L型才能参与蛋白质的合成。因此建立一种稳定性好、灵敏度高的D/L型蛋氨酸对映体的鉴别和检测方法尤为重要。为了解决这一问题，建立了多种分析方法，如毛细管电泳、高效液相色谱、圆二色谱、比色法、荧光法等，以实现对映体的灵敏鉴别和检测。然而这些方法由于耗时、仪器和试剂昂贵、以及由专业技术人员进行复杂的操作，从而限制了其应用。电化学方法具有响应快速、灵敏度高、选择性好、成本低、操作简便、省时等优点，为对映体的鉴别检测提供了选择，因此找寻一种适合纳米复合膜修饰电极是提高其灵敏度和稳定性的有效方法。
[0003]环糊精(CD)是一种具有疏水内腔和亲水外腔的天然大环寡糖。CD具有较低的成本和优异的性能，能有效地将对映体选择性地吸附到其疏水性空腔中形成宿主
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客体包合物。由于CD导电性较差，使用其直接构建电化学传感器并不达到良好的效果。有效的电化学手性传感器不仅要求能识别每种对映体，而且还需要提高响应信号，因此通过对映选择性与电化学性质的结合，使用共轭材料构建手性传感器成为了选择。羧甲基
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环糊精(CMCD)是CD的一种衍生物，具有更强的增容能力和更高的稳定性，通常用于与其它纳米材料复合形成共轭材料。
[0004]类水滑石(LDH)是一类二维层状纳米材料，因其片层带正电荷，近年来被广泛用于固定带负电荷的生物分子。相比于其它无机基体，LDH具有丰富的化学成分，可调的结构特性和可插层性能，是一种有效的固定客体分子的主体纳米结构来。但LDH本身存在易聚集、导电性差、催化活性位点暴露不充分等缺陷，将其剥离成LDH超薄纳米片可提高其比表面积、充分暴露其催化位点，从而提高其电化学催化性能。但剥离状态的LDH超薄纳米片在水介质中很容易聚集恢复成LDH大块状态，只能以胶体溶液的形式使用，大大限制了类水滑石的在电化学领域的纵深发展。MXene具有优良的导电性和丰富的表面基，是一种很有前途的基材。端基中有大量带负电荷的
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F和
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OH表面，有利于电活性生长。构建三维互连形态和引入间隔材料是解决二维材料固有叠加缺陷的有效策略。在以往的研究中，MXene和LDH可以作为载体装载大量的电化学物种，以整合各自的优势，实现新的特点。
[0005]为了解决以上材料单独使用时存在的缺陷，本专利技术拟通过在MXene材料原位合成水滑石使得两种材料复合，而后在与羧甲基
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环糊精(CMCD)结合得到目标材料MXene@
LDH/CMCD纳米复合物，采用该复合物对玻碳电极(GCE)进行修饰，既利用CMCD与不同氨基酸对映体的亲和性的不同，又利用MXene材料和水滑石材料较大的比表面积等优点，充分发挥修饰电极材料的协同作用，提高导电性、充分暴露电催化剂活性位点，实现对D
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/L
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甲硫氨酸(D
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/L
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Met)的定性与定量检测，进一步拓宽线性检测范围，降低其检测限，提高稳定性和灵敏度。

技术实现思路
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[0006]针对现有技术的不足以及本领域研究和应用的需求，本专利技术的目的之一是提供一种过渡金属碳氮化物@类水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精复合材料修饰电极，即以MXene@LDHNS/CMCD复合膜制备相应的修饰电极。
[0007]本专利技术的目的之二是提供一种MXene@类水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精复合材料修饰电极的制备方法，包括以下具体步骤：
[0008](a)MXene材料的制备
[0009]向盛有30mL 6M HCl溶液的聚四氟乙烯烧杯中加入1.98g LiF，搅拌混合均匀；再在搅拌条件下缓慢加入3g Ti3AlC2粉末，反应混合液在40℃下保持搅拌反应45h，离心洗涤，直到上清液pH为6；冷冻干燥即可获得MXene；
[0010](b)MXene@LDHNS的制备
[0011]将0.04g的MXene粉末分散到10mL去离子水中，超声2h将其剥离，3500rpm离心1h，弃去沉淀将得到的上层溶液；将该上层溶液与291mg的Co(NO3)2·
6H2O、187.5mg的Al(NO3)3·
9H2O和167.5mg的氟化铵分散到55mL去离子水中，搅拌均匀；将4.5mL 浓度为1M的氨水滴加到混合溶液中，室温下搅拌反应1.5h，再陈化2.5h，所得MXene@LDHNS用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥后得到MXene@LDHNS；
[0012](c)MXene@LDHNS/CMCD的制备
[0013]称取15mg上述制得MXene@LDHNS材料，超声分散于10mL去离子水中，加入60mg CMCD搅拌12h，所得黑色浆液用乙醇和去离子水洗涤三次，冷冻干燥后得到MXene@LDHNS/CMCD；
[0014](d)MXene@LDHNS/CMCD复合膜修饰GCE的制备
[0015]将基底电极打磨抛光成镜面，再用超纯水超声清洗，室温自然干燥后得处理好的GCE；将步骤(c)制备得到的MXene@LDHNS/CMCD复合材料超声分散于去离子水中，制备浓度为1mg/mL的分散液，取2～20μL该分散液滴涂在步骤(d)中处理好的GCE表面，室温自然干燥后即得MXene@LDHNS/CMCD复合膜修饰GCE。
[0016]其中制备方法步骤(a)中加入Ti3AlC2粉末时，为防止局部反应过热，必须始终保持搅拌状态；步骤(b)中所述Co(NO3)2·
6H2O和Al(NO3)3·
9H2O的摩尔比为2：1；所得的MXene@LDHNS/CMCD中，MXene具有明显的片层结构，将MXene超声剥离成单片MXene后，LDHNS原位生长于MXene表面，使得MXene表面均匀附着超薄LDHNS；步骤(d)中，所述基底电极的打磨采用麂皮上的氧化铝粉末依次打磨，超声清洗的时间为30s。
[0017]本专利技术目的之三是提供一种过渡金属碳氮化物@类水滑石纳米片/羧甲基
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属碳氮化物@类水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精复合膜修饰电极，其特征在于所述复合膜修饰电极以玻碳电极为基底电极，过渡金属碳氮化物@类水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精作为电极修饰材料而组成；所述过渡金属碳氮化物@类水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精是利用氟酸盐刻蚀法制备MXene，在MXene表面原位生长类水滑石纳米片后，利用静电吸附作用将羧甲基
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环糊精修饰到MXene@类水滑石纳米片表面得到的；所述玻碳电极记为GCE；所述MXene为过渡金属碳氮化物；类水滑石纳米片为钴铝类水滑石纳米片，记为LDHNS；羧甲基
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环糊精记为CMCD；所述类过渡金属碳氮化物@水滑石纳米片/羧甲基
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环糊精复合膜修饰电极的制备方法包括以下具体步骤：(a)MXene材料的制备向盛有30mL 6M HCl溶液的聚四氟乙烯烧杯中加入1.98g LiF，搅拌混合均匀；再在搅拌条件下缓慢加入3g Ti3AlC2粉末，反应混合液在40℃下保持搅拌反应45h，离心洗涤，直到上清液pH为6；冷冻干燥即可获得MXene；(b)MXene@LDHNS的制备将0.04g的MXene粉末分散到10mL去离子水中，超声2h将其剥离，3500rpm离心1h，弃去沉淀将得到的上层溶液；将该上层溶液与291mg的Co(NO3)2·
6H2O、187.5mg的Al(NO3)3·
9H2O和167.5mg的氟化铵分散到55mL去离子水中，搅拌均匀；将4.5mL浓度为1M的氨水滴加到混合溶液中，室温下搅拌反应1.5h，再陈化2.5h，所得MXene@LDHNS用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥后得到MXene@LDHNS；(c)MXene@LDHNS/CMCD的制备称取15mg上述制得MXene@LDHNS材料，超声分散于10mL去离子水中，加入60mg CMCD搅拌12h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹天荣，王军，王闰夏，钱星，王超，王磊，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：