烯溶液；
③、取步骤②制备的PNHS修饰的石墨烯溶液2mL,离心除去剩余的PNHS，将得到的固体用2 mL 二甲基甲酰胺溶解，然后加入2 mL 20 y g.mL1铁蛋白的二甲基甲酰胺溶液，搅拌2小时后，再离心除去多余的铁蛋白，将得到的固体用2 mL超纯水溶解，制得石墨烯/铁蛋白杂化物溶液；
④、取步骤③中制得的石墨烯/铁蛋白杂化物溶液，用稀盐酸溶液调节溶液的PH值为2，除去铁蛋白分子中的水合铁氧化物，然后加入I mL 20 mmol.L 1AgNO3溶液和I mL 20mmol -L 1HAuCl4溶液，搅拌20分钟，离心得到固体后，用2 mL超纯水溶解，接着加入新制备的1% (m/m) NaBH4溶液，最终得到水溶性的石墨稀/金-银纳米杂化材料。
[0016]石墨稀/金-银纳米杂化材料的合成和表征
第一步，通过- Ji作用以1-芘丁酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(PNHS)非共价修饰石墨烯，获得石墨烯/PNHS纳米杂化物。有机分子PNHS作为双功能连接剂连接铁蛋白和石墨烯。PNHS分子中的苯环较强地结合在石墨烯的碳原子表面上，另一端的琥珀酰亚胺酯基与铁蛋白表面上的第一级和第二级胺反应。这样，铁蛋白分子就键合到石墨烯表面。第二步，将石墨烯/铁蛋白溶液的PH值调为2，除去铁蛋白分子笼中的水合铁氧化物。当加入AgNO3S液和HAuCl4溶液时，所有的Ag+和AuCl 4通过铁蛋白的三折通道进入到笼中，并占据笼的空间。第三步，加入新配制的NaBH4S液还原Ag+和AuCl 4，在铁蛋白的核中形成双金属金-银纳米粒子，最终获得水溶性的石墨稀/金-银纳米杂化材料。
[0017]制得的石墨烯/金-银纳米杂化材料用透射电子显微镜、能量色散谱和X射线光电子能谱技术表征。
[0018]图1是典型的透射电子显微镜成像的合成的石墨烯/金-银纳米杂化材料，可以看出在石墨烯表面形成许多金-银纳米粒子。放大图片显示形成的纳米粒子不是均匀分散在石墨烯片上，而是彼此相互连接，这是因为铁蛋白分子间的相互作用。图1b中的插图显示金-银纳米粒子的直径大约是7-10nm，这与以前在铁蛋白分子上形成的纳米粒子数据一致。
[0019]图2中的能量色散谱数据表明在合成的石墨烯/金-银纳米杂化材料中有Cu、Ag和Au元素，分别对应于铜网(Cu)和石墨稀/金-银纳米杂化材料(Au和Ag)。
[0020]图3显示合成的石墨烯/金-银纳米杂化材料的X射线光电子能谱。可以明显看到Cls、Au4f, Ag3d, Ols, Nls的特征光谱。处于400.0 eV处的键合能属于Nls峰，相应于铁蛋白和PNHS中的N原子。83.8 eV (Au4f7/2)和87.1 eV (Au4f5/2)处的峰直接证明金纳米粒子的形成。另外，368.0和374.1 eV处的峰分别对应于Ag3d5/；^PI Ag 3d3/2，证明银纳米粒子的形成。上述表征结果，可以证明成功合成了石墨烯/金-银纳米杂化材料。
[0021]基于石墨稀/金-银纳米杂化材料在H 2*?传感器制备方面的应用实例
H2O2的探测近年来吸引众多的研究兴趣，因为其在食物、药物学、临床诊断和环境监测方面的重要应用。相对于其它探测技术，电化学H2O2传感器具有许多优势，例如固有的灵敏性、高选择性、宽探测范围和迅速的电流响应。因此，用合成的石墨烯/金、石墨烯/银和石墨稀/金-银纳米杂化材料修饰玻碳电极做循环伏安实验，检测获得的石墨稀/金、石墨稀/银和石墨烯/金-银纳米杂化材料的电催化活性。
[0022]图4显示典型的石墨稀/金、石墨稀/银和石墨稀/金-银纳米杂化材料修饰的玻碳电极在含有2.0 mM H2O2的0.1 M PBS (pH 7.4)中的循环伏安曲线。可以看出石墨烯/金-银纳米杂化材料修饰的玻碳电极比石墨稀/金、石墨稀/银杂化材料修饰的玻碳电极具有更强的还原峰电流，表明石墨烯/金-银纳米杂化材料比其它两种物质具有更好的电催化活性。
[0023]图5给出典型的在0.1 M PBS中加入0、1.0、2.0、3.0和4.0 mM H2O2前后石墨烯/金-银纳米杂化材料修饰的玻碳电极的循环伏安曲线。很明显系统中H2O2的加入引起还原峰电流从-0.3 V频移到-0.45 V。另外，我们发现石墨烯/金-银纳米杂化材料修饰的玻碳电极的峰电流随着H2O2浓度的升高而极大提高。据报道还原峰电流和氧化峰电流都可以作为绘制H2O2传感器1-1曲线的应用电流。根据上面的结论，此工作中我们用-0.45 V作为绘制?曲线的应用电流。
[0024]图6是石墨稀/金-银纳米杂化材料修饰的玻碳电极随着H2O2的连续加入的典型
1-1响应曲线。可以看出随着H2O2的连续加入，其阳极还原电流有一个稳定的迅速提高。可以得出制备的H2O2传感器具有迅速的响应能力。
[0025]图7是石墨稀/金-银纳米杂化材料修饰的玻碳电极的稳定电流与H2O2浓度的标准曲线。稳定的响应电流与H2O2浓度明显呈线性关系。H2O2传感器的探测线性范围是2.0μΜ - 7.0 mM，线性回归方程是Ι(μΑ)=1.008+0.03124c(yM) (R=0.9998，n=28)。根据此方程，基于信噪比等于3可以算出此H2O2传感器的检出限是2.0X10 6M0在电极保存两周后，电极的催化电流响应保持原来的85%以上，电极的稳定性是令人满意的。
【主权项】
1.一种铁蛋白诱导仿生合成石墨烯/金-银纳米杂化材料的方法，其特征在于:该方法是先将球状铁蛋白分子键合到石墨烯上形成石墨烯/铁蛋白杂化物，接着以石墨烯/铁蛋白杂化物为模板合成石墨烯/金-银纳米杂化材料，具体步骤如下: ①、还原石墨稀溶液的制备:采用修改过的Hmnmers方法制备氧化石墨稀，即先从天然石墨粉末制备氧化石墨，取10 mg氧化石墨在50 mL超纯水中超声2小时，制备0.2 mg -mL 1氧化石墨烯水溶液，再利用葡萄糖化学还原方法将氧化石墨烯溶液转化成还原石墨烯溶液； ②、取步骤①制备的还原石墨稀溶液10mL，15000转离心10分钟，将得到的固体利用超声方法分散在10 mL 二甲基甲酰胺中，然后加入0.0385 g 1-芘丁酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(PNHS)，搅拌24小时，制备PNHS修饰的石墨烯溶液； ③、取步骤②制备的PNHS修饰的石墨烯溶液2mL,离心除去剩余的PNHS，将得到的固体用2 mL 二甲基甲酰胺溶解，然后加入2 mL 20 y g.mL1铁蛋白的二甲基甲酰胺溶液，搅拌2小时后，再离心除去多余的铁蛋白，将得到的固体用2 mL超纯水溶解，制得石墨烯/铁蛋白杂化物溶液； ④、取步骤③中制得的石墨烯/铁蛋白杂化物溶液，用稀盐酸溶液调节溶液的PH值为2，除去铁蛋白分子中的水合铁氧化物，然后加入I mL 20 mmol.L 1AgNO3溶液和I mL 20mmol -L 1HAuCl4溶液，搅拌20分钟，离心得到固体后，用2 mL超纯水溶解，接着加入新制备的1% (m/m) NaBH4溶液，最终得到水溶性的石墨稀/金-银纳米杂化材料。2.一种如权利要求1所述的石墨烯/金-银纳米杂化材料在制备一种非酶的安培生物传感器方面的应用。
【专利摘要】一种铁蛋白诱导仿生合成具有电化学活性的石墨烯/金-银纳米杂化材料的方法。本发明的目的是合成可用来构建H2O2传感器的以石墨烯为基础的纳米杂化材料。首先将球状蛋白质-铁蛋白键合到石墨烯上形成石墨烯/铁蛋白杂化物，接着以石墨烯/铁蛋白杂化物为模板合成石墨烯/金-银纳米杂化材料。获得的石墨烯/金-银纳米杂化材料用来制备一种非酶的安培生物传感器，应用于H2O2的灵敏探测。此传感器对H2O2显示出较高的探测性能，其检测线为2.0×10-6？M，线性范围是2.0？μM？-7.0？mM。
【IPC分类】G01N27/327
【公开号】CN105044185
【申请号】CN201410779869
【发明人】王丽, 程思宁, 崔运成, 姜大雨, 孙艳涛
【申请人】吉林师范大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2014年12月17日