基于Fe掺杂NiMoO4非酶葡萄糖电化学传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种基于Fe掺杂NiMoO4非酶葡萄糖电化学传感器。本发明专利技术采用简单的一锅热方法，通过调节Fe

【技术实现步骤摘要】
基于Fe掺杂NiMoO4非酶葡萄糖电化学传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及电化学检测
，具体涉及一种非酶葡萄糖催化剂、非酶葡萄糖电化学传感器及其制备方法和检测方法。

技术介绍

[0002]糖尿病(Diabetes)是一种以高血糖和胰岛素抵抗为特征的代谢性疾病，主要有两种类型：I型是由于胰岛细胞分泌的胰岛素不足引起的，而II型糖尿病是由于机体对胰腺产生的胰岛素利用不足引起的。目前，糖尿病仍然是一个世界性的健康问题，是导致死亡和残疾的严重疾病之一。人体血液中的血糖水平是糖尿病诊断的一个重要指标，血糖水平的升高将对糖尿病患者造成更严重的生命威胁，如心脏、神经、肾脏、眼部、脑部和外周血管疾病，由于糖尿病特殊的发病机理，现在还没有较为成熟的治愈方法，但对患者血糖水平的监测，是监控和控制病情的前提和保证。延缓糖尿病相关并发症的发生和发展，以最大限度地降低糖尿病的危险，从而降低糖尿病相关死亡率。此外，血糖的显著下降会导致一种称为低血糖的致命疾病，持续性的低血糖会对患者肾脏和其他重要器官造成严重损害。因此，及时、高效地对血液中葡萄糖的监测是预防上述危及生命的疾病的首要任务。
[0003]目前，在分析检测领域中已经发展了多种检测葡萄糖的方法和技术，包括比色法、光谱分析、荧光分析、电化学检测、化学发光和透皮方法，在众多的检测方法中，葡萄糖电化学检测以其响应速度快、灵敏度高、检测限低、成本低、操作简单等优点得到了国内外学者的广泛关注和研究。
[0004]葡萄糖电化学传感器分为酶葡萄糖电化学传感器和非酶葡萄糖电化学传感器。基于酶的葡萄糖传感器因其灵敏度高、选择性好而被广泛应用，但同样存在成本高、重复性低、酶固定化过程复杂繁琐、酶活性下降等问题，限制了其大规模应用。相较于酶传感器，基于非酶的葡萄糖传感器由于具有高灵敏度、低成本、良好的选择性和稳定性等优点得到了更为广泛的研究，这类传感器的工作原理是基于葡萄糖在电极上的直接电化学氧化还原，通过纳米材料对裸电极表面进行修饰，以提供更大的表面积、增强传感反应和电子传递，来实现对葡萄糖的非酶传感。
[0005]非酶葡萄糖传感器的概念最早是由Walther Loeb提出，在过去的几年里，许多纳米材料被用于制造非酶葡萄糖传感器，如贵金属(Pd、Au、Ag、Ru等)、金属合金(Pt
‑
Ru、Pt
‑
Ni、Pd
‑
Mn等)、金属氧化物(Co3O4、CuO、Fe3O4等)、氢氧化物(Cu(OH)2、Co(OH)2、Ni(OH)2等)。此外，双金属氧化物是一类具有优异传感器潜力的氧化物，因为它们具有的电催化活性、环境友好性、生物相容性和低成本等特点。这些氧化物比金属和单独的金属氧化物等其他化合物具有更高的催化活性。然而，尖晶石双金属氧化物的固有电子电导率对于电子的有效传输和进行氧化还原反应仍然不是最佳的，导致其低电化学灵敏度和稳定性。
[0006]虽然近年来电化学方法检测葡萄糖体现出大量的优点，然而这些新型材料在检测葡萄糖时也表现出一定的缺点，如无酶葡萄糖传感器氧化选择性并没有酶电极传感器的选
择性好，当样品中存在大量的抗坏血酸(AA)和/或尿酸(UA)时，使用电极检测也有相应的响应电流。而且部分无酶葡萄糖传感器成本也比较高，容易发生氯离子中毒等等，这些缺点都大大限制了它们的应用。因此，制备一种成本较低、选择性高、可快速可靠检测葡萄糖的无酶葡萄糖传感器具有重要意义。

技术实现思路

[0007]第一方面，本专利技术提供一种非酶葡萄糖催化剂。
[0008]除特殊说明外，本专利技术所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0010]一种非酶葡萄糖催化剂，其特征在于，具有如下化学式：
[0011]Ni1‑
X
Fe
X
MoO4，其中X＝0.01～0.05。
[0012]上述非酶葡萄糖催化剂，采用如下步骤制备得到：
[0013]1)将六水合硝酸镍、九水合硝酸铁、二水合钼酸纳、超纯水按照摩尔比为0.99～0.95:0.01～0.05:1:1.67混合并利用磁力搅拌器搅拌均匀；
[0014]2)将步骤1)得到的产物整体移入烘箱中，烘干得沉淀；
[0015]3)将步骤2)得到的沉淀收集，置于坩埚中，经马弗炉煅烧后得催化剂。
[0016]研究发现，当马弗炉温度提高到750℃时，制得产物在坩埚中出现烧结现象，制得的催化剂不能正常使用。优选的，马弗炉煅烧温度为400～600℃；煅烧时间为1～4h。
[0017]根据本专利技术的一个实施方案，上述马弗炉煅烧过程煅烧温度的升温速度为5.5～9.0℃/min。
[0018]根据本专利技术的一个实施方案，所述步骤1)中磁力搅拌时间为1h；所述步骤2)中烘干温度为80℃，烘干时间为11～12h；所述步骤3)中马弗炉煅烧温度为450℃，煅烧时间为2h，升温速度为7.5℃/min。
[0019]第二方面，本专利技术提供一种用于葡萄糖检测的非酶葡萄糖电化学传感器。
[0020]一种用于葡萄糖检测的非酶葡萄糖电化学传感器，其特征在于：将上述非酶葡萄糖催化剂分散在超纯水中制得催化剂溶液，然后将催化剂溶液滴加到H2SO4电化学活化的玻碳电极表面上，室温干燥，得到用于葡萄糖检测的非酶葡萄糖电化学传感器。
[0021]催化剂溶液的制备方法为：取1mg非酶葡萄糖催化剂粉末加入1mL超纯水中，超声30min，得到均匀分散的催化剂溶液。
[0022]一种用于葡萄糖检测的非酶葡萄糖电化学传感器，包括以下步骤制备：
[0023]1)将玻碳电极用食人鱼洗液(98％H2SO4/30％H2O2＝3:1,v/v)浸泡30min后用超纯水冲洗干净备用；
[0024]2)将步骤1)得到的电极分别用0.3μm和0.05μm的Al2O3粉末抛光呈镜面，然后分别按超纯水、无水乙醇、超纯水的顺序超声处理电极，干燥备用；
[0025]3)将步骤2)得到的电极在0.5M H2SO4中进行电化学活化，然后用超纯水冲洗，干燥；
[0026]4)将10μL的催化剂溶液滴加到步骤3)清洁的玻碳电极表面上，室温干燥，即得到用于葡萄糖检测的非酶葡萄糖电化学传感器。
[0027]第三方面，本专利技术提供一种利用非酶葡萄糖电化学传感器检测葡萄糖的方法。
[0028]一种利用非酶葡萄糖电化学传感器检测葡萄糖的方法，包括如下步骤：
[0029]1)将上述的非酶葡萄糖传感器的电极置于0.1M NaOH(pH＝13.0)溶液中进行表征，通过向NaOH溶液中加入不同浓度的葡萄糖溶液，测量其电流变化值；
[0030]2)根据步骤1)所得电流变化值与葡萄糖浓度的线性关系，绘制工作曲线。
[0031]3)将待测样品用上述的非酶葡萄糖传感器检测，将得到的电流值通过步骤2)制得的工作曲线计算得到待测样品的葡萄糖浓度。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非酶葡萄糖催化剂，其特征在于，具有如下化学式：Ni1‑
X
Fe
X
MoO4，其中X＝0.01～0.05。2.如权利要求1所述的非酶葡萄糖催化剂，其特征在于，采用如下步骤制备得到：1)将六水合硝酸镍、九水合硝酸铁、二水合钼酸纳、超纯水按照摩尔比为0.99～0.95:0.01～0.05:1:1.67混合并利用磁力搅拌器搅拌均匀；2)将步骤1)得到的产物整体移入烘箱中，烘干得沉淀；3)将步骤2)得到的沉淀收集，置于坩埚中，经马弗炉煅烧后得催化剂。3.如权利要求2所述的非酶葡萄糖催化剂，其特征在于：马弗炉煅烧温度为400～600℃；煅烧时间为1～4h。4.如权利要求2所述的非酶葡萄糖催化剂，其特征在于：马弗炉煅烧过程煅烧温度的升温速度为5.5～9.0℃/min。5.如权利要求2所述的非酶葡萄糖催化剂，其特征在于：所述步骤1)中磁力搅拌时间为1h；所述步骤2)中烘干温度为80℃，烘干时间为11～12h；所述步骤3)中马弗炉煅烧温度为450℃，煅烧时间为2h，升温速度为7.5℃/min。6.一种用于葡萄糖检测的非酶葡萄糖电化学传感器，其特征在于：将权利要求1
‑
6任一项所述非酶葡萄糖催化剂分散在超纯水中制得催化剂溶液，然后将催化剂溶液滴加到H2SO4电化学活化的玻碳电极表面上，室温干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：母昭德，廖星星，白丽娟，钟沐月，周佳旭，张启帆，
申请(专利权)人：重庆医科大学，
类型：发明
国别省市：