CN104034779B - 聚苯胺‑离子液体‑石墨烯‑酶复合膜修饰电极及其制备方法 - Google Patents
聚苯胺‑离子液体‑石墨烯‑酶复合膜修饰电极及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及聚苯胺‑离子液体‑石墨烯‑酶复合膜修饰电极的制备方法，包括有以下步骤：1)将苯胺溶于酸性溶液中，得到溶液A；2)向溶液A中加氧化石墨烯，超声分散得到溶液B；3)向溶液B中加入离子液体，搅拌，得到溶液C；4)向溶液C中加入酶，超声，得到溶液D；5)将配备工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，即得。本发明有以下显著特点：1)将聚苯胺的电化学合成与石墨烯的阴极还原相结合，通过循环伏安法一步得到复合膜修饰电极；2)复合膜的配比与厚度可以通过电化学循环伏安法与反应物用量来控制；3)离子液体与石墨烯的加入，有效实现了酶的氧化还原中心与电极材料之间良好的电子传输。
Description
技术领域
本发明属于涉及修饰电极制备，具体涉及一种聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极的制备方法。
背景技术
随着材料科学、生物科学与信息科学的迅速发展，生物传感器越来越广泛的应用到医疗保健、食品检测、环境监控等多个领域。酶修饰电极作为生物传感器的研究热点之一，它的制备过程对于得到响应速度快，灵敏度高，稳定性能良好的生物传感器尤其重要。聚苯胺作为一种重要的导电高分子材料，容易通过电化学方法成膜并且膜的稳定性好。目前已发展了多种方法来制备聚苯胺修饰的酶电极，其中酶固定化技术与电子传递效率是决定酶电极性能的重要因素。
近年来，具有非挥发性、较宽的电化学窗口和良好溶解能力等优点的离子液体引起了人们的广泛关注。研究表明许多酶在离子液体中具有良好的性能，有利于进行电化学和催化反应，离子液体还能促进酶与电极材料之间的电子传输。石墨烯作为最薄的二维碳基纳米材料，具有极高的力学强度，极大的比表面积与极强的电子传输能力，已经在电子器件与生物技术等方面得到有效的开发与应用。借助石墨烯高的电子传输速率与大的比表面积，能实现酶活性中心与电极直接的电子传递，可以有效实现酶修饰电极的物质检测。
酶修饰电极作为电化学生物传感器中的重要部件，其制备方法对生物传感器的性能有很大的影响。但目前常用的酶修饰电极制备中，酶修饰电极制备工艺一般较复杂，制备周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极及其制备方法，将聚苯胺的电化学合成与石墨烯的阴极还原相结合，通过电化学循环伏安法制备了聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，促进了酶与电极之间的电子传输，而且制备修饰电极的方法条件温和简便。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，其为以下制备方法得到的产物，包括有以下步骤：
1)将苯胺溶于pH为1的酸性溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.05-0.5％；
2)向溶液A中加入5-20mg氧化石墨烯，超声分散1-2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入离子液体，搅拌1-2小时，得到溶液C，离子液体质量为溶液B质量的1-5％；
4)向溶液C中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液D，酶在溶液D中的浓度为0.01-1mg/mL；
5)将配备工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极。
按上述方案，所述酸性溶液为盐酸或硫酸。
按上述方案，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷或1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼。
按上述方案，所述工作电极为金、铂、玻碳或氧化铟锡导电玻璃。
按上述方案，所述循环伏安法的扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为20-200圈。
按上述方案，所述的酶为过氧化物酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或胆固醇氧化酶。
本发明有以下显著特点：1)将聚苯胺的电化学合成与石墨烯的阴极还原相结合，通过循环伏安法一步得到复合膜修饰电极；2)复合膜的配比与厚度可以通过电化学循环伏安法与反应物用量来控制；3)离子液体与石墨烯的加入，有效实现了酶的氧化还原中心与电极材料之间良好的电子传输。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
1)将苯胺溶于pH为1的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.05％；
2)向溶液A中加入10mg氧化石墨烯，超声分散1小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷，搅拌1小时，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷质量为溶液B质量的2％；
4)向溶液C中加入过氧化物酶，超声10分钟，得到溶液D，过氧化物酶在溶液D中的浓度为0.02mg/mL；
5)将配备金工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，循环扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为20圈，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，
6)得到的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极对于过氧化氢浓度在2.0×10-4-1.2×10-3mol/L范围内有良好的检查效果。
实施例2：
1)将苯胺溶于pH为1的盐酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.1％；
2)向溶液A中加入5mg氧化石墨烯，超声分散2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼，搅拌1小时，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼质量为溶液B质量的3％；
4)向溶液C中加入乳酸氧化酶，超声15分钟，得到溶液D，乳酸氧化酶在溶液D中的浓度为0.2mg/mL；
5)将配备玻碳工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，循环扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为50圈，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，
6)得到的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极对于乳酸浓度在8.0×10-5-1×10-2mol/L范围内有良好的检查效果。
实施例3：
1)将苯胺溶于pH为1的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.2％；
2)向溶液A中加入15mg氧化石墨烯，超声分散2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷，搅拌1-2小时，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷质量为溶液B质量的1％；
4)向溶液C中加入脂肪酶，超声10分钟，得到溶液D，脂肪酶在溶液D中的浓度为0.5mg/mL；
5)将配备氧化铟锡导电玻璃工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，循环扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为100圈，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，
6)得到的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极对于二油酸甘油酯浓度在1.0×10-6-5×10-3mg/mL范围内有良好的检查效果。
实施例4：
1)将苯胺溶于pH为1的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.1％；
2)向溶液A中加入5mg氧化石墨烯，超声分散2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼，搅拌2小时，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼质量为溶液B质量的2％；
4)向溶液C中加入胆固醇氧化酶，超声15分钟，得到溶液D，胆固醇氧化酶在溶液D中的浓度为0.1mg/mL；
5)将配备铂工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，循环扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为50圈，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，
6)得到的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极对于胆固醇浓度在7.5×10-6-6×10-4mol/L范围内有良好的检查效果。
实施例5：
1)将苯胺溶于pH为1的盐酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.25％；
2)向溶液A中加入10mg氧化石墨烯，超声分散1小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷，搅拌1-2小时，得到溶液C，1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷质量为溶液B质量的3％；
4)向溶液C中加入过氧化物酶，超声20分钟，得到溶液D，过氧化物酶在溶液D中的浓度为0.3mg/mL；
5)将配备氧化铟锡导电玻璃工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，循环扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为120圈，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，
6)得到的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极对于过氧化氢浓度在1.6×10-4-1.0×10-3mol/L范围内有良好的检查效果。
实施例6：
1)将苯胺溶于pH为1的硫酸溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.35％；
2)向溶液A中加入15mg氧化石墨烯，超声分散2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼，搅拌2小时，得到溶液C，离子液体质量为溶液B质量的2％；
4)向溶液C中加入胆固醇氧化酶，超声20分钟，得到溶液D，胆固醇氧化酶在溶液D中的浓度为0.2mg/mL；
5)将配备玻碳工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，循环扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为80圈，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，
6)得到的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极对于胆固醇浓度在6.2×10-6-5.3×10-4mol/L范围内有良好的检查效果。
本发明所列举的各原料都能实现本发明，以及各原料的上下限取值、区间值都能实现本发明；在此不一一列举实施例。本发明的工艺参数的上下限取值、区间值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
Claims (2)
1.聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极，其为以下制备方法得到的产物，包括有以下步骤：
1)将苯胺溶于pH为1的酸性溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.05-0.5％；所述酸性溶液为盐酸或硫酸；
2)向溶液A中加入5-20mg氧化石墨烯，超声分散1-2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入离子液体，搅拌1-2小时，得到溶液C，离子液体质量为溶液B质量的1-5％；所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷或1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼；
4)向溶液C中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液D，酶在溶液D中的浓度为0.01-1mg/mL；所述的酶为过氧化物酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或胆固醇氧化酶；
5)将配备工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极；所述工作电极为金、铂、玻碳或氧化铟锡导电玻璃；所述循环伏安法的扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为20-200圈。
2.权利要求1所述的聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极的制备方法，包括有以下步骤：
1)将苯胺溶于pH为1的酸性溶液中，得到溶液A，溶液A中苯胺的质量百分比浓度为0.05-0.5％；
2)向溶液A中加入5-20mg氧化石墨烯，超声分散1-2小时得到溶液B；
3)向溶液B中加入离子液体，搅拌1-2小时，得到溶液C，离子液体质量为溶液B质量的1-5％；所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟化磷或1-丁基-3-甲基咪唑四氟化硼；
4)向溶液C中加入酶，超声10-30分钟，得到溶液D，酶在溶液D中的浓度为0.01-1mg/mL；所述的酶为过氧化物酶、乳酸氧化酶、脂肪酶或胆固醇氧化酶；
5)将配备工作电极、对电极与参比电极的溶液D中进行电化学循环伏安法扫描，即得到聚苯胺-离子液体-石墨烯-酶复合膜修饰电极；所述工作电极为金、铂、玻碳或氧化铟锡导电玻璃；所述循环伏安法的扫描电位在-1.3-0.9V之间，扫描圈数为20-200圈。
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|---|---|---|---|---|
| CN109659071B (zh) * | 2019-01-21 | 2020-11-27 | 华碳研发(深圳)有限公司 | 含碳纳米管和纳米银的柔性复合聚合物薄膜及其制备方法 |
| CN110335761B (zh) * | 2019-06-04 | 2021-10-19 | 广东工业大学 | 一种碳基聚苯胺复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101793861A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-08-04 | 武汉工程大学 | 聚苯胺-海藻酸-离子液体-酶复合膜修饰电极的制备方法 |
| WO2011066568A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-03 | Nanoscale Components, Inc. | Methods for producing textured electrode based energy storage device |
| CN103487484A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-01 | 佳木斯大学 | 一种超敏感石墨烯电极及其制备方法 |
| CN103558268A (zh) * | 2013-09-04 | 2014-02-05 | 盐城工学院 | 一种集成纸基微流控设备电化学检测全血中的葡萄糖浓度的方法 |
| CN103616423A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-03-05 | 济南大学 | 一种检测土霉素的竞争型适配体传感器的制备方法及应用 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011066568A1 (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-03 | Nanoscale Components, Inc. | Methods for producing textured electrode based energy storage device |
| CN101793861A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-08-04 | 武汉工程大学 | 聚苯胺-海藻酸-离子液体-酶复合膜修饰电极的制备方法 |
| CN103558268A (zh) * | 2013-09-04 | 2014-02-05 | 盐城工学院 | 一种集成纸基微流控设备电化学检测全血中的葡萄糖浓度的方法 |
| CN103487484A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-01-01 | 佳木斯大学 | 一种超敏感石墨烯电极及其制备方法 |
| CN103616423A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-03-05 | 济南大学 | 一种检测土霉素的竞争型适配体传感器的制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《Electrochemical property of graphene oxide/polyaniline composite prepared by in situ interfacial polymerization》;Van Hoa Nguyen 等;《Colloid Polym Sci》;20130326;2238页的左栏第3段至右栏第2段，2242页的右栏第1-2段 * |
| 《Layer-by-layer assembled ionic-liquid functionalized graphene–polyaniline nanocomposite with enhanced electrochemical sensing properties》;Jing Luo 等;《J. Mater. Chem. C》;20140317;4818-4827 * |
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