CN110412095B - 一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载花球状硫化铜‑钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法与应用。所述负载花球状硫化铜‑钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其包含如下步骤：S11.称取CuCl₂、硫脲，分散在水和N,N‑二甲基甲酰胺的混合溶剂中，搅拌后，倒进反应釜中反应得到硫化铜产品；S12.称取氮掺杂石墨烯分散在水中得氮掺杂石墨烯分散液；S13.制备PdCl₂溶液；S14.制备NaBH₄溶液；S15.制备硫化铜和PdCl₂的混合物；S16.在搅拌条件下向硫化铜和PdCl₂的混合物中先后逐滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液得负载花球状硫化铜‑钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料。由该材料制备得到的修饰电极用于检测黄嘌呤，具有线性范围宽、灵敏度高和检出限低等优点。

Description

一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材 料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及材料制备和电化学分析技术领域，具体涉及一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

黄嘌呤是一种广泛存在于生物体的器官及体液内的嘌呤碱，其衍生物丰富繁杂，常用作于非刺激性的兴奋剂和支气管扩张剂，特别是应用于哮喘的治疗。黄嘌呤也是嘌呤核苷酸分解代谢的过渡产物，能在黄嘌呤氧化酶的作用下转化成尿酸，属于嘌呤衍生物。生物体器官及体液内的嘌呤含量变化直接反映了体内免疫系统和机能的变化，其在生物体内富集或代谢混乱会导致血液中尿酸过高，从而引发高尿酸血症、痛风。及时准确地检测生物体内黄嘌呤含量能够预防、减少各种疾病发生，因此对黄嘌呤的研究与测定在在临床诊断、疾病治疗和科学研究等领域均具有重要的意义。目前用于黄嘌呤检测的测定方法有高效液相色谱法、荧光光度法和毛细管电泳法等，这些方法中液相色谱法存在仪器价格高、日常维护贵、测试费时等不足；荧光光度法存在荧光光强不高且持续时间短会湮灭、线性情况不稳定等不足；毛细管电泳法存在分离能力弱、pH要求高、重现性差等不足。而电化学测定方法具有灵敏、省时、简便、选择性高及零污染等诸多优点。目前，涉及电化学方法检测黄嘌呤的报道中，通常利用纳米复合材料对电极进行修饰，以期望提高检测的电信号响应，比如基于石墨烯基复合材料制备了几种电化学检测黄嘌呤的修饰电极。现有文献公开的多孔石墨烯/Pt-Pd复合材料修饰电极的检出限为3μmol/L(Electroanalysis,2017,29:1258-1266)；还原氧化石墨烯/ZnO复合材料修饰电极的检出限为1.67μmol/L(Sensors and ActuatorsB,2015,221:528–536)；还原石墨烯/Pt复合材料修饰电极的检出限为0.1μmol/L(Electrochimica Acta,2016,206:238–245)；还原氧化石墨烯/Fe₃O₄复合材料修饰电极的检出限为0.17μmol/L、灵敏度为0.00017A·(mol/L)^-1(Food Control,2015,57:402–410)。但上述石墨烯基化学修饰电极对黄嘌呤的检出限、灵敏度等方面还需进一步改善。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是，为了克服现有技术中用于检测黄嘌呤的石墨烯基化学修饰电极存在检出限高的问题，提供一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法。由该材料制备得到的修饰电极对于黄嘌呤的检测具有低的检出限。

本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极。

本发明所要解决的再一技术问题是，提供一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极在检测血清中的黄嘌呤含量的应用。

本发明所要解决的上述技术问题，通过以下技术方案予以实现：

一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其包含如下步骤：

S11.称取CuCl₂ 50～70mg、硫脲60～80mg，分散在3～8mL水和10～20mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，搅拌30～60min后，倒进反应釜中，于150～180℃下反应4～8h，冷却至室温，洗涤，离心得到硫化铜产品；

S12.称取3～6mg氮掺杂石墨烯分散在3～6mL水中，超声振荡1～3h，直至分散均匀得氮掺杂石墨烯分散液；

S13.取1.5～2.5mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在0.8～1.2mL水中得PdCl₂溶液；

S14.取8～12mg NaBH₄超声分散溶解在0.8～1.2mL水中得NaBH₄溶液；

S15.将步骤S11制备得到的硫化铜产品与PdCl₂溶液混合，超声振荡至分散均匀得硫化铜和PdCl₂的混合物；

S16.在搅拌条件下向硫化铜和PdCl₂的混合物中先后逐滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液，滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液的过程中分别用时20～40min，混合完成后，静置30～100min，洗涤干燥后得负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料。

优选地，步骤S11具体为：称取CuCl₂ 60～70mg、硫脲70～80mg，分散在4～6mL水和10～20mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中。

最优选地，称取CuCl₂ 64mg、硫脲71mg，分散在5mL水和15mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中。

优选地，步骤S12具体为：称取4～6mg氮掺杂石墨烯分散在4～6mL水中。

最优选地，称取5mg氮掺杂石墨烯分散在5mL水中。

优选地，步骤S13具体为：取1.8～2.2mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在1～1.2mL水中。

最优选地，取2mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在1mL水中。

优选地，步骤S14具体为：取10～12mg NaBH₄超声分散溶解在1.0～1.2mL水中。

最优选地，取10mg NaBH₄超声分散溶解在1mL水中。

本发明提供了一种由全新方法制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料，利用该材料在电极表面进行修饰可以显著增强电化学检测的灵敏度并降低检出限。

在电化学检测技术领域，本领域技术人员都知道，对于使用纳米复合材料制备测定具体某种化学元素或物质含量的电极，则需要发明人根据具体待测定的化学物质的性质制备不同的纳米复合材料。制备出的电极对所要测定的物质的检出限、灵敏度、稳定性和抗干扰性等效果的好坏主要由纳米复合材料的制备方法决定。纳米复合材料的制备方法主要包括原材料的选择、原材料的配比，以及各个步骤反应条件等。对于用作电极的纳米复合材料，其制备方法中原材料的选择、配比以及各个步骤反应条件的不同都会导致后续制备得到的电极电性能的巨大差异，从而导致检出限、灵敏度、稳定性和抗干扰性等效果的巨大差异。

黄嘌呤易于被电化学氧化，但其在未经修饰的工作电极或者单组分氮掺杂石墨烯修饰电极上存在着电化学响应信号弱、不能检测低浓度黄嘌呤的含量等不足。根据黄嘌呤的特性，为得到具有低检出限和高灵敏度的黄嘌呤检测电极，本发明发明人通过大量的实验，不断调整原料组成、配比以及制备过程中的工艺参数，得出上述负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料，用该复合材料制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极具有优异的电化学响应性能，可以显著降低样品中黄嘌呤的检出限，以及提高检测的灵敏度、稳定性与抗干扰性。

本发明提供一种由上述制备方法制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料。

本发明还提供一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的制备方法，其包含如下步骤：

S21.将权利要求6所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中超声分散得到电极修饰液；

S22.取电极修饰液滴加在预处理好的玻碳电极表面，干燥后即得负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极；

S23.将制备好的修饰电极置于磷酸缓冲溶液中，用循环伏安法在-1.0～1.2V的电位范围内，以0.05V/s的扫速连续循环扫描5次，以激活电极；

步骤S21中负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料与N,N-二甲基甲酰胺溶剂的用量比为1mg：1～2mL；最优选地，负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料与N,N-二甲基甲酰胺溶剂的用量比为1mg：1mL；

步骤S21中电极修饰液的用量为4～8μL；最优选地，步骤S21中电极修饰液的用量为5μL。

本发明还提供一种由上述制备方法制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极。

本发明还提供一种上述负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极在检测血清中的黄嘌呤含量的应用。

优选地，采用差分脉冲伏安法进行测定，具体包含如下步骤：

以负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极构成三电极体系，将三电极体系连接至电化学工作站；

配置待测样品溶液；

用差分脉冲伏安法测定待测样品溶液中黄嘌呤的氧化峰电流值，根据线性方程换算出黄嘌呤浓度，进而得出样品中黄嘌呤的含量；

在0.7～10μmol/L时，线性方程为：i_p＝0.1530c–0.0205，R²＝0.9823；在10～200μmol/L时，线性方程为：i_p＝0.0646c+0.9379，R²＝0.9945；方程中c为黄嘌呤浓度，单位为μmol/L；i_p为差分脉冲伏安法得到氧化峰电流值，单位为μA；

所述的差分脉冲伏安法的检测条件为：pH为3.70的磷酸缓冲液为支持电解质；电位范围0.3～1.3V、电位增量4mV、振幅50mV、一次脉冲宽度0.2s、二次脉冲宽度0.05s、测样宽度0.0167s、脉冲周期0.5s。

有益效果：(1)本发明解决了高效液相色谱法、荧光光度法和毛细管电泳法等方法在黄嘌呤测定过程中存在着的仪器价格高、日常维护贵、测试费时等问题，提供了一种由全新方法制备得到的全新的用于制备修饰电极的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料；(2)利用该材料制备得到的电极可以用于定量检测肉鸡血清中的黄嘌呤，且具有检出限低、灵敏度高、稳定性好和抗干扰性强等优点；(3)实施例数据表明，该电极对黄嘌呤的检出限计算为0.028μmol/L，灵敏度为0.1530A/(mol/L)，比现有技术报道的石墨烯基化学修饰电极的检出限和灵敏度有较大改进；(4)该电极在室温条件保存一个月内再使用，峰电流可达初测值的90％以上，证明其保存稳定性良好；(5)在双氯酚、氯化钾、尿素、左旋多巴、葡萄糖、亚硝酸钠和扑热息痛等外来物条件下使用该修饰电极对相同浓度黄嘌呤的检测无明显干扰。

附图说明

图1为不同材料的透射电镜图和扫描电镜图；其中，图中A和B为硫化铜产品的透射电镜图，图中C和D为花球状硫化铜-钯核壳结构材料的透射电镜图，图中E为硫化铜-氮掺杂石墨烯材料的扫描电镜图，图中F为负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的扫描电镜图。

图2为负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的X射线粉末衍射(A)和光电子能谱图(B)。

图3为玻碳电极(a)、花球状硫化铜-钯核壳结构材料修饰碳电极(b)、硫化铜-氮掺杂石墨烯修饰电极(c)和负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极(d)在1.0mmol/L黄嘌呤溶液中的循环伏安图(A)和差分脉冲伏安图(B)。

图4为1.0mmol/L黄嘌呤在负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极上于不同pH值条件下的差分脉冲伏安曲线图(曲线a～i的pH值为2.90～10.00)。

图5为负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极在不同浓度黄嘌呤中的差分脉冲伏安曲线图(A)以及黄嘌呤浓度与其氧化峰电流的线性关系图(B)。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。

实施例1负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备

S11.称取CuCl₂ 64mg、硫脲71mg，分散在5mL水和15mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，剧烈搅拌45min后，倒进反应釜中，于170℃下反应6h，冷却至室温，分别用水、乙醇洗涤三次，离心得到硫化铜产品；

S12.称取5mg氮掺杂石墨烯分散在5mL水中，超声振荡2h，直至分散均匀得氮掺杂石墨烯分散液；

S13.取2mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在1mL水中得PdCl₂溶液；

S14.取10mg NaBH₄超声分散溶解在1mL水中得NaBH₄溶液；

S15.将步骤S11制备得到的硫化铜产品与PdCl₂溶液混合，超声振荡至分散均匀得硫化铜和PdCl₂的混合物；

S16.在搅拌条件下向硫化铜和PdCl₂的混合物中先后逐滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液，滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液的过程中分别用时30min，混合完成后，静置60min后离心，分别用乙醇和水洗涤，干燥后得负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料。

对比例1花球状硫化铜-钯核壳结构材料的制备

S11.称取CuCl₂ 64mg、硫脲71mg，分散在5mL水和15mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，剧烈搅拌45min后，倒进反应釜中，于170℃下反应6h，冷却至室温，分别用水、乙醇洗涤三次，离心得到硫化铜产品；

S12.取2mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在1mL水中得PdCl₂溶液；

S13.取10mg NaBH₄超声分散溶解在1mg水中得NaBH₄溶液；

S14.将步骤S11制备得到的硫化铜产品与PdCl₂溶液混合，超声振荡至分散均匀得硫化铜和PdCl₂的混合物；

S15.在搅拌条件下向硫化铜和PdCl₂的混合物中先后逐滴加入NaBH₄溶液，滴加入NaBH₄溶液的过程中用时30min，混合完成后，静置60min后离心，分别用乙醇和水洗涤，干燥后得花球状硫化铜-钯核壳结构材料。

对比例1和实施例1的区别在于，制备过程中不加入氮掺杂石墨烯分散液。

对比例2硫化铜-氮掺杂石墨烯材料的制备

S11.称取CuCl₂ 64mg、硫脲71mg，分散在5mL水和15mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，剧烈搅拌45min后，倒进反应釜中，于170℃下反应6h，冷却至室温，分别用水、乙醇洗涤三次，离心得到硫化铜产品；

S12.称取5mg氮掺杂石墨烯分散在5mL水中，超声振荡2h，直至分散均匀得氮掺杂石墨烯分散液；

S13.在搅拌条件下向氮掺杂石墨烯分散液中加入硫化铜产品，混合完成后，静置60min后离心，分别用乙醇和水洗涤，干燥后得硫化铜-氮掺杂石墨烯材料。

对比例2和实施例1的区别在于，制备过程中不加入PdCl₂和NaBH₄。

实施例1和对比例1～2制备得到材料的形貌和结构特征如下所示：从图1A可观察到硫化铜产品具有类似花瓣状的结构特点，从放大的图1B可以看到硫化铜产品的花瓣外延没有负载其它粒子。图1C、D可清楚地观察到大量的钯纳米粒子附着在花球状硫化铜的外延形成了核壳结构，同时钯纳米粒子没有明显的团聚现象，该结构有利于钯纳米粒子的分散。图1E可见花球状硫化铜附着在氮掺杂石墨烯上，图1F可清楚看出本实施例制备的硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料外形类似花球状，花球外延有明显的负载粒子形成核壳结构，花球状硫化铜-钯核壳结构颗粒大小约为1–2μm；这种新颖结构有利于增强修饰电极的表面积和增强金属钯的负载性、分散性和利用率，有利于提高所设计制备的电极对黄嘌呤的电化学检测性能。

实施例1制备的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的结构特征和组成如下所示：从图2A可以看出，X射线粉末衍射在11.0°出现石墨烯的衍射峰；在28.1°、29.4°、31.9°、33.0°、48.2°、52.8°和59.2°出现硫化铜的(101)、(102)、(103)、(006)、(110)、(108)和(116)面的衍射峰；在40.6°、46.9°和68.7°出现了钯的(111)、(200)和(220)面的衍射峰。图2B的光电子能谱可以看出本实施例制备的材料中含有C、O、N、Cu、S和Pd元素，其原子百分比含量分别为61.04％、27.69％、1.36％、3.98％、3.86％和2.07％。以上表征方法证实了负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的成功制备。

实施例2负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的制备

S21.取直径为3mm的玻碳电极，先在粒径为0.3μm铝粉上粗磨3min，然后在0.05μm的铝粉上细磨5min，然后分别用稀硝酸、乙醇和水超声洗涤，晾干后得预处理好的玻碳电极；

S22.取实施例1所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料0.1mg在0.1mL N,N-二甲基甲酰胺溶剂中超声分散得到电极修饰液；

S23.取5.0μL电极修饰液滴加在预处理好的玻碳电极表面，干燥后即得负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极。

同时，参照实施例2所述的方法，将步骤S22中的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料分别用对比例1和2制备得到的花球状硫化铜-钯核壳结构材料和硫化铜-氮掺杂石墨烯材料替换，制备不同的花球状硫化铜-钯核壳结构材料修饰碳电极和硫化铜-氮掺杂石墨烯修饰电极；用于对比相似材料制备得到的电极的电学性能。

实施例3负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的检测性能

本实施例以实施例2制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极作为实验对象，将其与铂片辅助电极、饱和甘汞参比电极构成三电极体系，连接CHI660电化学工作站(上海晨华仪器有限公司)进行电化学性能检测。

(1)不同电极对黄嘌呤的电催化性能对比

为更加直观地体现出本发明所制备的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料对黄嘌呤的电催化性能，将玻碳电极(a)、花球状硫化铜-钯核壳结构材料修饰碳电极(b)、硫化铜-氮掺杂石墨烯修饰电极(c)和负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极(d)分别置于1.0mmol/L黄嘌呤溶液中，测量其循环伏安图(A)和差分脉冲伏安图(B)。如图3A所示，四种电极的循环伏安图对比，本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极对黄嘌呤具有最大的电催化氧化性能。如图3B所示，相同浓度的黄嘌呤在裸玻碳电极、花球状硫化铜-钯核壳结构材料修饰碳电极、硫化铜-氮掺杂石墨烯修饰电极和本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极上的氧化峰电流分别为2μA、14μA、21μA和34μA；通过上述数据比较发现本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极对黄嘌呤表现出最佳的电化学响应信号，说明了采用本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极相对于其它材料制备的修饰电极，能大幅地提高电化学检测黄嘌呤的灵敏度以及降低检出限。

所述的循环伏安法设置的操作条件为：扫速0.05V/s；电位范围-0.2～1.2V。

所述的差分脉冲伏安法设置的操作条件为：电位范围0.3～1.3V、电位增量4mV、振幅50mV、一次脉冲宽度0.2s、二次脉冲宽度0.05s、测样宽度0.0167s、脉冲周期0.5s。

(3)本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极在不同pH值条件下对黄嘌呤的电化学响应性能

以本实施例2制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极的三电极体系中以差分脉冲伏安法考察了黄嘌呤在不同pH值支持电解液中的氧化峰电流变化情况，结果表明(见图4)在pH值为2.90～10.00范围内均出现较明显的峰，峰电流先随着pH的增加而变大，当pH＝3.70时峰电流达到其最大值；随后当pH值继续增加时，峰电流出现减小趋势，说明本发明制备的电极在pH值为3.70的条件下对黄嘌呤有最好的电化学检测效果。

所述的差分脉冲伏安法设置的操作条件为：电位范围0.3～1.3V、电位增量4mV、振幅50mV、一次脉冲宽度0.2s、二次脉冲宽度0.05s、测样宽度0.0167s、脉冲周期0.5s。

(4)本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极对黄嘌呤的电化学检测性能

以本实施例2制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极的三电极体系中，以pH为3.70的磷酸缓冲液为支持电解质，富集时间为100s的条件下对一系列浓度的黄嘌呤溶液进行差分脉冲伏安法扫描，结果表明(见图5)黄嘌呤的氧化峰电流随其浓度增加而增大，它们在0.7～10μmol/L和10～200μmol/L两段浓度范围内出现良好的线性关系，线性方程分别为：i_p＝0.1530c–0.0205(R²＝0.9823)和i_p＝0.0646c+0.9379(R²＝0.9945)；方程中c为黄嘌呤浓度，单位为μmol/L；i_p为差分脉冲伏安法得到氧化峰电流值，单位为μA。检出限计算为0.028μmol/L，低浓度检测区间的灵敏度为0.1530A/(mol/L)。说明所制备修饰电极构建的电传感器具有良好的线性关系、高的灵敏度和低的检出限。

(5)本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的抗干扰能力和稳定性。

以本实施例2制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极的三电极体系中，以pH为3.70的磷酸缓冲液为支持电解质，利用差分脉冲伏安法考察了常见干扰物质对1.0mmol/L的黄嘌呤的氧化峰电流影响。结果表明以本发明制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极在相同浓度的双氯酚、氯化钾、尿素、左旋多巴、葡萄糖、亚硝酸钠和扑热息痛等外来物质干扰下对黄嘌呤的氧化峰电流无明显影响；从而证实本发明制备的电极具有优异的选择性，能用于实际样品中黄嘌呤的检测。

以差分脉冲伏安法考察负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的稳定性。先将所制备的电极与铂片电极、饱和甘汞电极构成的三电极体系连接电化学工作站，在pH为3.70的磷酸缓冲液为支持电解质，测得1.0mmol/L黄嘌呤的氧化峰电流初始值。将该电极在室温条件下保存一个月内再用同样条件对于同一浓度的黄嘌呤进行测定，结果发现其峰电流值可达初测值的90％，证实了本发明制备的电极具有良好的保存稳定性。

实施例4肉鸡血清中的黄嘌呤含量的测定方法

S31.以负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极构成三电极体系，将三电极体系连接至电化学工作站；

S32.配置待测样品溶液；

S33.用差分脉冲伏安法测定待测样品溶液中黄嘌呤的氧化峰电流值，根据氧化峰电流值与实际样品中加入的黄嘌呤浓度作线性关系图后外推至横坐标上得到黄嘌呤浓度。

实施例5实际样品检测

取肉鸡血清样品三份，血清以2000rpm离心20min后取上层清液使用。取离心处理好的血清清液用PBS缓冲溶液(pH＝3.70)稀释10倍后加入一定量已知浓度的黄嘌呤作为实测样品。以负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极构成三电极体系，将三电极体系连接至电化学工作站；利用差分脉冲伏安法测定上述样品中黄嘌呤的含量。差分脉冲伏安法设置的操作条件为：电位范围0.3～1.3V、电位增量4mV、振幅50mV、一次脉冲宽度0.2s、二次脉冲宽度0.05s、测样宽度0.0167s、脉冲周期0.5s。具体测试方法是，取上述实测样品10mL，调节底液pH为3.70，通过差分脉冲伏安法测定黄嘌呤的氧化峰电流值；再取0.1mL 1mmol/L黄嘌呤标准溶液(依次取三次进行测量)，依次加入实际样品中进行差分脉冲伏安法测定。根据得到的差分脉冲伏安图中峰电流与实际样品中添加的黄嘌呤浓度作图，得到线性关系后外推至横坐标即找到对应的实测样品中黄嘌呤的浓度值。根据上述方法得到三种实际血清样品中黄嘌呤的检测回收率在95.0～105.0％之间。

Claims (16)

1.一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

S11.称取CuCl₂ 50～70mg、硫脲60～80mg，分散在3～8mL水和10～20mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中，搅拌30～60min后，倒进反应釜中，于150～180℃下反应4～8h，冷却至室温，洗涤，离心得到硫化铜产品；

S12.称取3～6mg氮掺杂石墨烯分散在3～6mL水中，超声振荡1～3h，直至分散均匀得氮掺杂石墨烯分散液；

S13.取1.5～2.5mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在0.8～1.2mL水中得PdCl₂溶液；

S14.取8～12mg NaBH₄超声分散溶解在0.8～1.2mL水中得NaBH₄溶液；

S15.将步骤S11制备得到的硫化铜产品与PdCl₂溶液混合，超声振荡至分散均匀得硫化铜和PdCl₂的混合物；

S16.在搅拌条件下向硫化铜和PdCl₂的混合物中先后逐滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液，滴加入NaBH₄溶液和氮掺杂石墨烯分散液的过程中分别用时20～40min，混合完成后，静置30～100min，洗涤干燥后得负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S11具体为：称取CuCl₂ 60～70mg、硫脲70～80mg，分散在4～6mL水和10～20mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中。

3.根据权利要求2所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，称取CuCl₂ 64mg、硫脲71mg，分散在5mL水和15mL N,N-二甲基甲酰胺的混合溶剂中。

4.根据权利要求1所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S12具体为：称取4～6mg氮掺杂石墨烯分散在4～6mL水中。

5.根据权利要求4所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，称取5mg氮掺杂石墨烯分散在5mL水中。

6.根据权利要求1所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S13具体为：取1.8～2.2mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在1～1.2mL水中。

7.根据权利要求6所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，取2mg PdCl₂固体粉末超声分散溶解在1mL水中。

8.根据权利要求1所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S14具体为：取10～12mg NaBH₄超声分散溶解在1.0～1.2mL水中。

9.根据权利要求8所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，取10mg NaBH₄超声分散溶解在1mL水中。

10.权利要求1～9任一项所述的制备方法制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料。

11.一种负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

S21.将权利要求10所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中超声分散得到电极修饰液；

S22.取电极修饰液滴加在预处理好的玻碳电极表面，干燥后即得负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极；

S23.将制备好的修饰电极置于磷酸缓冲溶液中，用循环伏安法在-1.0～1.2V的电位范围内，以0.05V/s的扫速连续循环扫描5次，以激活电极；

步骤S21中负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料与N,N-二甲基甲酰胺溶剂的用量比为1mg：1～2mL；

步骤S21中电极修饰液的用量为4～8μL。

12.根据权利要求11所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的制备方法，其特征在于，步骤S21中负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料与N,N-二甲基甲酰胺溶剂的用量比为1mg：1mL。

13.根据权利要求11所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极的制备方法，其特征在于，步骤S21中电极修饰液的用量为5μL。

14.权利要求11所述的制备方法制备得到的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极。

15.权利要求14所述的负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极在检测血清中的黄嘌呤含量的应用。

16.根据权利要求15所述的应用，其特征在于，采用差分脉冲伏安法进行测定，具体包含如下步骤：

以负载花球状硫化铜-钯核壳结构的氮掺杂石墨烯复合材料修饰电极为工作电极、铂电极为对电极、饱和甘汞电极为参比电极构成三电极体系，将三电极体系连接至电化学工作站；

配置待测样品溶液；

用差分脉冲伏安法测定待测样品溶液中黄嘌呤的氧化峰电流值，根据线性方程换算出黄嘌呤浓度，进而得出样品中黄嘌呤的含量；

在0.7～10μmol/L时，线性方程为：i_p＝0.1530c–0.0205，R²＝0.9823；在10～200μmol/L时，线性方程为：i_p＝0.0646c+0.9379，R²＝0.9945；方程中c为黄嘌呤浓度，单位为μmol/L；i_p为差分脉冲伏安法得到氧化峰电流值，单位为μA；

所述的差分脉冲伏安法的检测条件为：pH为3.70的磷酸缓冲液为支持电解质；电位范围0.3～1.3V、电位增量4mV、振幅50mV、一次脉冲宽度0.2s、二次脉冲宽度0.05s、测样宽度0.0167s、脉冲周期0.5s。

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