基于PEDOT-rGO-Ni(OH)2复合纳米材料的无酶葡萄糖传感器电极的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于PEDOT‑rGO‑Ni(OH)2复合纳米材料的无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，属电分析化学检测技术领域。本发明专利技术首先通过循环伏安法电沉积制备PEDOT‑rGO修饰电极，再以PEDOT‑rGO修饰电极为工作电极，采用恒电位法电沉积Ni(OH)2制备PEDOT‑rGO‑Ni(OH)2无酶葡萄糖传感器电极，通过时间‑电流曲线对葡萄糖进行定量分析。本发明专利技术具有传感器电极制备工艺简单、选择性好、稳定性高、抗干扰能力强、检测范围宽等优点，对葡萄糖的检测范围为2μmol·L

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于PEDOT-rGO-Ni(OH)2复合纳米材料的无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，属于电化学分析

技术介绍
葡萄糖传感器由于具有灵敏度高、选择性好、操作简单等优点，在食品、环境、生物和临床医学检测中具有十分重要的作用。目前广泛应用的是有酶葡萄糖传感器。然而，有酶葡萄糖传感器的稳定性受温度、溶液pH和溶解氧等因素的影响，在一定程度上制约了其使用。因此，制备性能优越的无酶型电化学葡萄糖传感器具有十分重要的意义，成为当今电化学传感器的研究热点之一。目前，贵金属纳米材料，如铂和金等被广泛用于无酶葡萄糖传感器的研制。如孙京华等人研制了一种基于石墨烯/纳米金改性电极(Gr-Au/GC)的无酶葡萄糖传感器，并用于葡萄糖含量检测(中国专利技术专利，申请号201410529977.2)。杨晨等研制了基于钯纳米材料的非酶葡萄糖传感器用于葡萄糖检测(中国专利技术专利，申请号201210508595.2)。郭美卿等人公开了一种Pt纳米花微型针式无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法(中国专利技术专利，申请号201310141232.4)。虽然上述贵金属电极对直接检测葡萄糖表现出高的催化活性，但其电极表面容易吸附化学反应中间体使电极活性降低，导致其在检测过程中稳定性较差。此外，电极材料的成本较高。与贵金属纳米材料相比，镍基纳米材料因具有良好的电催化活性、生物相容性及低成本，成为构建高性能无酶葡萄糖传感器的理想材料。孙京华等人将水热法制备的氢氧化镍溶胶悬涂于FTO电极上制备了无酶葡萄糖传感器，其检出限为3μmol·L-1(中国专利技术专利，申请号201210091638.1)。Huang等通过水热法制备了Ni(OH)2/3DGF无酶葡萄糖传感器，其检测范围为1μmol·L-1～1.17mmol·L-1，检出限为0.34μmol·L-1(ZhanBB,LiuCB,ChenHP,ShiHX,WangLH,ChenP,HuangW,DongXC,Free-standingelectrochemicalelectrodebasedonNi(OH)2/3Dgraphenefoamfornonenzymaticglucosedetection,Nanoscale,2014,6,7424～7429)。石墨烯由于具有良好的导电性、大的比表面积和好的生物相容性而备受关注。在传感器中引入石墨烯可缩短响应时间，降低检出限，提高传感器的稳定性。Li等将通过油浴加热制备出RGO-Ni(OH)2，将其滴涂到玻碳电极上制备了无酶葡萄糖传感器，其检测范围为2μmol·L-1～3.1mmol·L-1，检出限为0.6μmol·L-1(ZhangY,XuFG,SunYJ,ShiY,WenZW,LiZ,AssemblyofNi(OH)2nanoplatesonreducedgrapheneoxide:atwodimensionalnanocompositeforenzyme-freeglucosesensing,J.Mater.Chem.,2011,21,16949～16954)。上述报道或采用滴涂、悬涂方法将水热法、油浴法制备的Ni(OH)2修饰到电极表面，或将石墨烯和Ni(OH)2复合材料修饰到电极表面。这些方法合成温度相对较高，耗时较长，电极易被污染，影响了所制备无酶葡萄糖传感器的实用性。电沉积方法制备传感器修饰电极具有工艺灵活、简单方便、耗时较短、成本低、重现性好等优点。因此，利用电沉积法制备无酶葡萄糖传感器电极，具有潜在的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有葡萄糖传感器的不足，提供一种工艺简单、性能优越的基于PEDOT-rGO-Ni(OH)2复合纳米材料的无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，其主要包括以下步骤：(1)依次用0.3、0.05μm的α-Al2O3粉抛光处理玻碳电极至镜面，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇、二次蒸馏水超声清洗2min，自然干燥；(2)采用改进的Hummers法制备氧化石墨，然后离心分离、干燥，再按每克氧化石墨用二次蒸馏水300～350mL置氧化石墨于蒸馏水中，超声剥离2～4h，离心除去不溶性杂质，并稀释至氧化石墨烯(GO)的浓度为2mg·mL-1，得到GO分散液A；(3)将A与导电聚合物单体(EDOT)按体积比为500:1混合，磁力搅拌2h，得到导电聚合物单体-氧化石墨烯(EDOT-GO)分散液B；(4)以预处理后的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为对电极构成三电极系统，在分散液B中，选择电位窗口为-1.5V～1.1V，采用循环伏安法电沉积10～15圈，然后用二次蒸馏水洗涤、自然干燥工作电极，得到导电聚合物-还原氧化石墨烯(PEDOT-rGO)修饰电极；(5)以步骤(4)所制备的PEDOT-rGO修饰电极为工作电极，在0.1mol·L-1的Ni(NO3)2溶液中，选择沉积电位为-0.8V～-1.1V，采用恒电位法电沉积100s～500s，然后用二次蒸馏水洗涤、自然干燥工作电极，得到导电聚合物-还原氧化石墨烯-氢氧化镍(PEDOT-rGO-Ni(OH)2)修饰电极，即无酶葡萄糖传感器电极；(6)应用电化学工作站，以步骤(5)制备的PEDOT-rGO-Ni(OH)2修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极构成三电极系统，搅拌下，在0.1mol·L-1的氢氧化钠溶液中，控制工作电位为0.55V，待背景电流稳定后，测定修饰电极对于葡萄糖响应的电流-时间曲线。该方法制备的无酶葡萄糖传感器电极可直接用于葡萄糖的检测，且响应迅速、稳定性好、重现性好、抗干扰能力强，检出限低(0.6μmol·L-1)，检测范围宽(2μmol·L-1～7.8mmol·L-1)。附图说明图1a、b为PEDOT-rGO、PEDOT-rGO-Ni(OH)2修饰电极的SEM照片。图2为Ni(OH)2、PEDOT-rGO、PEDOT-rGO-Ni(OH)2修饰电极在含有0、0.5mmol·L-1葡萄糖的0.1mol·L-1的NaOH溶液中的循环伏安曲线。图3为PEDOT-rGO-Ni(OH)2修饰电极对葡萄糖的电流-时间响应曲线。图4为PEDOT-rGO-Ni(OH)2修饰电极对葡萄糖和干扰物质多巴胺(DA)、抗坏血酸(AA)、尿酸(UA)的电流-时间响应曲线。具体实施方式以下结合实施实例进一步说明本专利技术，但并不作为本专利技术的限定。实施实例1(1)依次用0.3，0.05μm的α-Al2O3粉抛光处理玻碳电极至镜面，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗2min，自然干燥；(2)将2.25g高锰酸钾和0.375g石墨粉溶于50mL，体积比为9:1的H2SO4/H3PO4混合液中，然后将上述混合物置于微波反应仪中，控制搅拌速度为1900r·min-1，用功率密度为8kW·m-2的微波辐射30min，自然冷却至室温后倒入50mL水结成的冰中，在磁力搅拌的条件下向混合物中加入0.5mL30％的H2O2和10mL30％的HCl溶液，离心分离、干燥，得到氧化石墨，称取0.0905g氧化石墨于30mL二次蒸馏水中，超声剥离4h，离心除去不溶性杂质，并稀释至GO的浓度为2mg·mL-1，得到GO分散液A；(3)取5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于PEDOT‑rGO‑Ni(OH)2复合纳米材料的无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：(1)依次用0.3、0.05μm的α‑Al2O3粉抛光处理玻碳电极至镜面，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇、二次蒸馏水超声清洗2min，自然干燥；(2)采用改进的Hummers法制备氧化石墨，然后离心分离、干燥，再按每克氧化石墨用二次蒸馏水300～350mL置氧化石墨于蒸馏水中，超声剥离2～4h，离心除去不溶性杂质，并稀释至氧化石墨烯(GO)的浓度为2mg·mL‑1，得到GO分散液A；(3)将A与导电聚合物单体(EDOT)按体积比为500:1混合，磁力搅拌2h，得到导电聚合物单体‑氧化石墨烯(EDOT‑GO)分散液B；(4)以预处理后的玻碳电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为对电极构成三电极系统，在分散液B中，采用循环伏安法电沉积，然后用二次蒸馏水洗涤、自然干燥工作电极，得到导电聚合物‑还原氧化石墨烯(PEDOT‑rGO)修饰电极；(5)以步骤(4)所制备的PEDOT‑rGO修饰电极为工作电极，在0.1mol·L‑1的Ni(NO3)2溶液中，采用恒电位法电沉积，然后用二次蒸馏水洗涤，自然干燥工作电极，得到导电聚合物‑还原氧化石墨烯‑氢氧化镍(PEDOT‑rGO‑Ni(OH)2)修饰电极，即无酶葡萄糖传感器电极。...

【技术特征摘要】
1.基于PEDOT-rGO-Ni(OH)2复合纳米材料的无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：(1)依次用0.3、0.05μm的α-Al2O3粉抛光处理玻碳电极至镜面，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇、二次蒸馏水超声清洗2min，自然干燥；(2)采用改进的Hummers法制备氧化石墨，然后离心分离、干燥，再按每克氧化石墨用二次蒸馏水300～350mL置氧化石墨于蒸馏水中，超声剥离2～4h，离心除去不溶性杂质，并稀释至氧化石墨烯(GO)的浓度为2mg·mL-1，得到GO分散液A；(3)将A与导电聚合物单体(EDOT)按体积比为500:1混合，磁力搅拌2h，得到导电聚合物单体-氧化石墨烯(EDOT-GO)分散液B；(4)以预处理后的玻碳电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂丝电极为对电极构成三电极系统，在分散液B中，采用循环伏安法电沉积，然后用二次蒸馏水洗涤、自然干燥工作电极，得到导电聚合物-还原氧化石墨烯(PEDOT-rGO)修饰电极；(5)以步骤(4)所制备的PEDOT-rGO修饰电极为...

【专利技术属性】
技术研发人员：李镇江，盛丽英，张猛，孟阿兰，徐勤海，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37