基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器及方法和应用技术

本发明专利技术公开了基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器及方法和应用，属于柔性电极制备领域。该方法首先分别使用氧化还原法制备氧化石墨烯，溶剂热法制备硒化镉量子点；然后在油水界面处一步还原制备量子点

【技术实现步骤摘要】
基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器及方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学分析物传感领域，特别涉及一种检测尿酸、多巴胺的柔性生物传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]多巴胺(DA)和尿酸(UA)是重要的生物活性分子，是生理异常的生物标志物。DA含量异常与多种神经系统疾病有关，如帕金森、精神分裂症等。当男性血UA大于420μM，女性大于360μM，可判断为高尿酸血症。因此，对于DA和UA的检测可为调整饮食、保持身心健康提供有益的指导，是人体健康监测的重要研究领域。电化学检测方法与色谱法、荧光法、分光光度计等其他检测技术相比，具有操作简单、灵敏度高、反应快等优点，可为患者实现自检过程开辟新的途径。因此开发高灵敏度、低检测限的传感材料、设计构筑柔性电极成为了研究的重中之重。
[0003]然而，迄今为止，检测DA和UA的高性能传感材料大多为酶基复合材料和贵金属
‑
碳复合材料。由于多巴胺和尿酸的氧化电位容易发生重叠，且实际应用中对于传感检测限和灵敏度要求较高，以非贵金属材料作为传感活性层，专利技术一种高灵敏度、低检测限、无交叉干扰的柔性传感器应用于DA和UA的高精度分析仍是一个挑战。

技术实现思路

[0004]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此：
[0005]一种基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
[0006]1)、将天然石墨置于预氧化溶液中反应3～5小时，得到的预氧化物再使用强氧化剂进行氧化，氧化后进行剥离得到氧化石墨烯GO；
[0007]2)、以三正辛基氧膦、硒粉和氧化镉作为前驱体，1
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十八烯为溶剂，油酸为配体，利用溶剂热方法制备硒化镉量子点QDs，洗涤后重新分散于甲苯溶液中，得到浓度为1～5mg/mL的硒化镉量子点溶液；
[0008]3)、利用一步还原法在油水界面上制备硒化镉量子点
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还原氧化石墨烯复合膜QDs
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rGO，以柔性导电基材为衬底进行转移，制备工作电极；
[0009]4)、将负载QDs
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rGO的工作电极，与丝网印刷的对电极、参比电极组合，构筑完整的柔性生物传感器。
[0010]本专利技术技术方案中：步骤(1)中预氧化溶液组成是过硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸；优选：预氧化溶液是质量比为1～3：1～3：3～7的过硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸；
[0011]预氧化物和强氧化剂的质量比为1：20～30。
[0012]本专利技术技术方案中：步骤(1)中强氧化剂为浓硫酸和高锰酸钾；优选：强氧化剂是质量比为20～25：1～5的浓硫酸和高锰酸钾；
[0013]本专利技术技术方案中：剥离采用的剥离剂为双氧水溶液；优选：双氧水的浓度为1～
5wt％。
[0014]本专利技术技术方案中：步骤(1)中天然石墨和预氧化溶液的质量比为1：1～5。
[0015]本专利技术技术方案中：三正辛基氧膦、硒粉、氧化镉和油酸的质量比为1：0.001～0.01：8～15：0.5～1.5。
[0016]本专利技术技术方案中：步骤(2)中溶剂热方法的反应温度为180～220℃，溶剂热方法反应时间为2～3min。
[0017]本专利技术技术方案中：步骤(3)中一步还原法在油水界面上制备硒化镉量子点
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还原氧化石墨烯复合膜QDs
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rGO的过程为：氧化石墨烯GO和还原剂加入水中得到水溶液，硒化镉量子点溶液与有机溶剂混合得到有机溶液，将有机溶液倒入水溶液中进行反应，在界面上可得到一层QDs
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rGO；
[0018]优选：还原反应的温度为80
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95℃，时间为10
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20min；还原剂可以为抗坏血酸、葡萄糖、柠檬酸钠、酒石酸钾、亚磷酸钠中的一种或几种；
[0019]优选：氧化石墨烯GO、还原剂和硒化镉量子点的质量比为1：5～15：0.1～1。
[0020]优选：有机溶剂为甲苯。
[0021]本专利技术技术方案中：在步骤3)中，所述的柔性导电衬底为碳布、导电聚对苯二甲酸乙二醇酯等各种亲水导电基底；优选柔性导电衬底为碳布；
[0022]步骤4)中，所述的对电极丝网印刷的电极浆料为导电碳浆、铜浆、银浆以及通过混料方法制备的贵金属、过渡金属及其氧化物、硫化物等复合导电浆料中的至少一种；
[0023]优选：丝网印刷对电极的浆料为碳浆，参比电极的浆料为Ag浆。
[0024]一种基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器，该传感器采用上述的方法制备得到。
[0025]本专利技术技术方案中，所述方法制得的基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器在检测尿酸和/或多巴胺方面的应用。专利技术有益效果
[0026]本专利技术通过一步还原法制备QDs
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rGO膜，并通过界面转移方法将QDs
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rGO膜覆盖至柔性基底，进一步与印刷技术结合，构筑非贵金属基柔性生物传感器，并最终实现高精度、无交叉干扰的尿酸、多巴胺检测。该专利技术提供了一种非贵金属基生物传感材料的制备方法和一种低成本的柔性传感器创制技术，该方法简单可控，且具有较强实用性。
附图说明
[0027]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。
[0028]图1是本专利技术制备QDs
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rGO膜的示意图；
[0029]图2是本专利技术制备的QDs和QDs
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rGO膜透射电镜微观形貌图；
[0030]图3是本专利技术构筑的QDs
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rGO传感器在不同浓度DA中的循环伏安图；
[0031]图4是本专利技术构筑的QDs
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rGO传感器在不同浓度UA中的循环伏安图；
[0032]图5是本专利技术构筑的QDs
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rGO传感器同时检测UA和DA的传感性能；
[0033]图6是本专利技术构筑的QDs
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rGO传感器在保持恒定浓度DA下检测UA的差分脉冲伏安图；
[0034]图7是本专利技术在200℃、3min条件下制备的QDs透射电镜微观形貌图；
[0035]图8是本专利技术制备的QDs
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rGO膜负载在导电玻璃上的实物图。
具体实施方式
[0036]下面结合附图对本专利技术中的较佳实施例进行阐述，使本专利技术能够更好地被本领域技术研究人员理解，从而对本专利技术的保护范围作出清晰明确的界定。
[0037]实施例1
[0038]首先制备氧化还原法制备氧化石墨烯(GO)，具体制备方法如下：
[0039]5g天然石墨加入到由过硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸(质量比为1:1：5.6)组成的预氧化溶液(15g)中，80℃反应3h，室温冷却后，慢慢加入水稀释，抽滤洗涤至中性，干燥后得石墨预氧化物。
[0040]称取1g上述预氧化物加入23ml浓硫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于量子点石墨烯复合膜的柔性生物传感器的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：1)、将天然石墨置于预氧化溶液中反应3～5小时，得到的预氧化物再使用强氧化剂进行氧化，氧化后进行剥离得到氧化石墨烯GO；2)、以三正辛基氧膦、硒粉和氧化镉作为前驱体，1
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十八烯为溶剂，油酸为配体，利用溶剂热方法制备硒化镉量子点QDs，洗涤后重新分散于甲苯溶液中，得到浓度为1～5mg/mL的硒化镉量子点溶液；3)、利用一步还原法在油水界面上制备硒化镉量子点
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还原氧化石墨烯复合膜QDs
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rGO，以柔性导电基材为衬底进行转移，制备工作电极；4)、将负载QDs
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rGO的工作电极，与丝网印刷的对电极、参比电极组合，构筑完整的柔性生物传感器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中预氧化溶液组成是过硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸；优选：预氧化溶液是质量比为1～3：1～3：3～7的过硫酸钾、五氧化二磷和浓硫酸；预氧化物和强氧化剂的质量比为1：20～30。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中强氧化剂为浓硫酸和高锰酸钾；优选：强氧化剂是质量比为20～25：1～5的浓硫酸和高锰酸钾；剥离采用的剥离剂为双氧水溶液；优选：双氧水的浓度为1～5wt％。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中天然石墨和预氧化溶液的质量比为1：1～5。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：三正辛基氧膦、硒粉、氧化镉和油酸的质量比为1：0.001～0.01：8～15：0.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘勇，江禹，孙泽鹏，丁立，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：