一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器及其构建方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器及其构建方法与应用。本发明专利技术所述电化学生物传感器包括工作电极、参比电极和对电极；所述工作电极由导电基底经氟掺杂锡氧化物修饰所得，同时还负载有氧化酶以及交联剂。通过所述氟掺杂锡氧化物电还原检测氧化酶催化反应产物过氧化氢，进一步构建了葡萄糖、尿酸、乳酸、肌氨酸等电化学传感器，在检测过程中避免了干扰物质的干扰，具有较强的检测特异性和较高的灵敏度。性和较高的灵敏度。性和较高的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器及其构建方法与应用


[0001]本专利技术属于电化学传感器
，尤其是指一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器及其构建方法与应用。

技术介绍

[0002]过氧化氢是一种重要的活性氧物质。细胞中过氧化氢的浓度异常可以指示多种疾病，如氧化应激症、癌症、退行性疾病等。此外，过氧化氢是生物体中各类生化标记物与相应氧化酶反应后的产物。通过测定过氧化氢的浓度可以间接指示生化标记物的浓度，如葡萄糖、尿酸、乳酸、胆固醇等，进而为疾病的诊断提供有效的信息。因此，实现过氧化氢准确检测具有重要意义。通过电化学传感器对过氧化氢和各类生化标记物进行测定具有广泛的应用前景，已成为目前的研究热点。通常，为了避免待测液中各种易氧化的电活性物质在检测过程中产生干扰信号，如抗坏血酸、多巴胺、对乙酰氨基酚等，以过氧化氢的电还原反应，代替过氧化氢的电氧化反应，构建传感器引起了人们的关注。
[0003]然而，该类传感器存在几个不容忽视的问题。其一，目前已开发的传感器往往使用铂、金等贵金属作为过氧化氢电还原催化剂，然而贵金属也是高效的氧气电还原催化剂，并且二者的还原电位区间几乎重合，这导致待测液中氧气浓度的波动引起了检测信号的波动，影响了过氧化氢的检测准确性。其二，铂、金等贵金属地球储量低，价格昂贵，使得传感器制造成本增加。其三，为了解决过氧化氢和氧气同步还原的问题，研究人员开发了普鲁士蓝催化剂。该催化剂在过氧化氢还原电位下不还原氧气，然而其稳定性差，尤其是当待测液pH大于6.4时，大量的氢氧根离子导致普鲁士蓝结构降解。
[0004]为了解决上述问题，金属氧化物逐渐被设计开发作为电还原催化剂。金属氧化物具有稳定和价格低廉的优势，但其固有的物化性质使得导电性较差和反应过程中电荷传输速率较慢。为了提高金属氧化物的催化活性，通常研究人员需要在其中制造大量的氧缺陷，用于提高氧化物的导电性和反应中电荷传输速率。但是，含有大量缺陷的金属氧化物不仅可以还原过氧化氢，还可以还原氧气，催化选择性差。在CN115266868A中，通过调控金属氧化物中的氧缺陷浓度，使其浓度保持在5％左右的较低水平，降低了氧气在金属氧化物表面的吸附，从而使其仅还原过氧化氢而不还原氧气。然而，金属氧化物中缺陷浓度降低后，不仅导致其还原氧气能力降低，也使得其还原过氧化氢的能力降低。此外，金属氧化物中氧缺陷调控需要对煅烧气氛进行改变或是对合成得到的金属氧化物进行二次修饰和改性，过程复杂且可控性较差。因此，开发一类合成简单，价格低廉，并且仅与过氧化氢反应的催化剂具有重要意义。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器及其构建方法与应用，构建了不仅可以避免电氧化法过程中电活性物质的干扰，而且还
避免了电还原法过程中氧气干扰的电化学生物传感器。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器，包括工作电极、参比电极和对电极；所述工作电极由导电基底经氟掺杂的锡氧化物修饰所得。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述氟掺杂的锡氧化物中氟原子的掺杂浓度为0.01at％
‑
30at％，可为0.01at％
‑
15at％，1at％
‑
15at％，2at％
‑
15at％，3at％
‑
15at％，4at％
‑
15at％，5at％
‑
15at％，6at％
‑
15at％，7at％
‑
15at％，8at％
‑
15at％，9at％
‑
15at％，10at％
‑
15at％，11at％
‑
15at％，12at％
‑
15at％，13at％
‑
15at％，14at％
‑
15at％，15at％
‑
30at％，0.01at％
‑
10at％。具体为：0.01at％、0.05at％、1at％、1.5at％、2at％、2.5at％、3at％、3.5at％、4at％、4.5at％、5at％、5.5at％、6at％、6.5at％、7at％、7.5at％、8at％、8.5at％、9at％、9.5at％、10at％、10.5at％、11at％、11.5at％、12at％、12.5at％、13at％、13.5at％、14at％、14.5at％、15at％、15.5at％、16at％、16.5at％、17at％、17.5at％、18at％、18.5at％、19at％、19.5at％、20at％、20.5at％、21at％、21.5at％、22at％、22.5at％、23at％、23.5at％、24at％、24.5at％、25at％、25.5at％、26at％、26.5at％、27at％、27.5at％、28at％、28.5at％、29at％、29.5at％、30at％；或者其中任意两个数值之间的任何浓度值。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述氟掺杂锡氧化物通过以下方法制备得到：
[0009]方法一：
[0010]1)、向锡源、氟源、助燃剂的混合溶液中滴加碱性溶液至碱性，反应结束固液分离得到含氟氢氧化亚锡；
[0011]2)、对步骤1)中所述含氟氢氧化亚锡进行干燥；
[0012]3)、研磨步骤2)所述含氟氢氧化亚锡并煅烧，得到所述氟掺杂锡氧化物；
[0013]在本专利技术的一个实施例中，步骤1)中，所述碱性的pH为8
‑
14。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，步骤1)中，所述混合溶液中锡源的浓度为0.01mol/L
‑
0.2mol/L。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，步骤1)中，所述混合溶液中氟源的浓度为0.001mol/L
‑
0.06mol/L。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，步骤1)中，所述氟源选自氟化铵、氟化锡、氟化钠和氟化钾中的一种或多种；所述助燃剂选自可溶性淀粉和/或纤维素；所述碱性溶液为本领域常规的碱性的溶液，可以选自氨水、氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸钾中的一种或多种。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，步骤1)中，所述锡源选自氟化亚锡、氯化亚锡、焦磷酸亚锡、苯甲酸亚锡、硫酸亚锡和草酸亚锡中的一种或多种。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，步骤2)中，干燥温度为60℃
‑
120℃，干燥时间为12h
‑
48h。
[0019]在本专利技术的一个实施例中，步骤3)中，所述煅烧气氛为空气，煅烧温度为400℃
‑
600℃，时间为2h
‑
12h。
[0020]方法二：
[0021]I)、将锡源溶解于无水乙醇中，得到澄清溶液；
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氟掺杂锡氧化物的电化学生物传感器，其特征在于，包括工作电极、参比电极和对电极；所述工作电极由导电基底经氟掺杂锡氧化物修饰所得。2.根据权利要求1所述的电化学生物传感器，其特征在于，所述氟掺杂锡氧化物中氟原子的掺杂浓度为0.01at％
‑
30at％。3.根据权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于，所述工作电极还负载有氧化酶以及交联剂。4.根据权利要求3所述的电化学传感器，其特征在于，所述氧化酶选自葡萄糖氧化酶、抗坏血酸氧化酶、胆碱氧化酶、肌氨酸氧化酶、α
‑
磷酸甘油氧化酶、胆固醇氧化酶、乳酸氧化酶、胆红素氧化酶、抗坏血酸氧化酶、尿酸酶、胶原酶、质酸酶、蛋白酶和蛋白水解酶中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的电化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：封心建，丁臻尧，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：