一种基于磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电话学生物传感器领域，涉及修饰处理的碳布电机，具体涉及一种基于磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极的制备方法，该方法制得的基于磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极可用于过氧化氢的检测。
【背景技术】
[0002]生物传感器是由固定化的生物敏感材料作为识别元件(包括酶、抗体、抗原、微生物、细胞、组织、核酸等生物活性组织)与适当的理化换能器(如氧电极、光敏管、场效应管、压电晶体等)及信号放大装置构成的分析工具或系统，具有接受器与转换器的功能。由于这类传感器响应快、灵敏度高、制作简单而被广泛应用和研究。
[0003]过渡金属磷化物是很好的热和电导体，且具有高硬度和高强度以及高的热稳定性和化学稳定性，在催化、电学、数据存储设备、磁制冷系统等领域具有潜在的应用。更为重要的是具有优异的电催化活性及高的选择性，可作为贵金属催化剂的替代品，同时在光催化降解方面表现优异。磷化钴(CoP)是一种重要的过渡金属磷化物，具除了用于催化剂外，还具有较好的电学性能。
[0004]碳布(CC)是具有高导电性和良好的可弯曲性，并且碳布作为基体的使用也更容易方便为应用设备中电极的制备。与普通的粗糙基体比较，碳布作为柔性电极基体的使用可以促进在电极材料上电解质的扩散，并且对于离子的运输提供了更多的通道。另外碳布具有优良的导电性，化学稳定性和三维结构的优点。特别是，在柔性碳布基体可以负载一些电化学活性的纳米材料，进一步制备拥有较大电化学活性的比表面积，高效活性材料的功能化电极，并且与普通固体电极比较具有大规模的传输能力。因此，碳布负载的磷化钴在许多领域中吸引了大量关注。
[0005]血红蛋白(myoglobin，Hb)位于肌肉的及细胞中，其功能是可逆地结合氧气，将氧气贮存在肌肉细胞中，从结构上来看，Hb以血红素作为活性中心，与一些以血红素为辅基的酶(如辣根过氧化物酶、细胞色素等)的结构相似，含有一个供底物结合的空缺配位点。因此Hb常作为研究酶结构与功能关系的模型化合物。Hb表现出的生理功能及参与的代谢过程，大多数涉及电子转移过程。因此常用电化学方法研究Hb的氧化还原反应及类酶性质。同时，Hb由于相对易得，是研究血红素蛋白质和酶的电子传递反应的理想模型物；但由于Hb与固体电极之间的直接电子转移速率较缓慢，不得不借助于媒介体或促进剂进行研究。
[0006]过氧化氢(H202)在食品工业、临床应用、环境分析等领域有着广泛的应用。同时，它也是包括葡萄糖氧化酶、尿酸酶、胆固醇氧化酶、醇氧化酶、肌氨酸氧化酶、半乳糖氧化酶以及L-氨基酸氧化酶等在内的一系列酶促反应的重要副产物。因此，发展可靠、灵敏、快速、低成本的H202检测方法具有重要意义。目前，Η 202检测方法包括滴定法、光谱法、荧光法、化学发光法、色谱法及电化学法。其中电化学法，尤其是基于各种过氧化物酶和血红蛋白的电流型生物传感器研究最为广泛，该方法检测Η202具有简单、方便、成本低和速度快等优点，受到了广泛关注。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极的制备方法，该方法制作的磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极具有测试稳定性好、灵敏度高等特点，可用于快速的检测过氧化氢。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现:
[0009]—种基于磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0010]步骤一，以硝酸钴、氟化铵和尿素溶解成混合水溶液，将碳布浸入混合水溶液中，加热反应，干燥后得到磷化钴/碳布的前躯体；
[0011]步骤二，将磷化钴/碳布的前躯体和次亚磷酸氢钠放在瓷舟的两端，在通有氮气的管式炉中加热，法制备得到碳布/磷化钴；
[0012]步骤三，在碳布/磷化钴电极表面滴涂一层血红蛋白溶液，冷干燥后得到带有血红蛋白修饰的碳布；
[0013]步骤四，将带有血红蛋白修饰的碳布表面浸洗，即得到基于磷化物/血红蛋白修饰的碳布，最后使用薄铝片作为导电线接触面制备磷化物/血红蛋白修饰的碳布电极。
[0014]本发明还具有如下区别技术特征:
[0015]优选的，所述的步骤一中，硝酸钴、氟化铵和尿素的质量比为12:7:12，加热温度为 120。。。
[0016]优选的，所述的步骤二中，加热温度为600°C。
[0017]优选的，所述的步骤三中，血红蛋白溶液的浓度为25mg/mL，滴涂量为10 yL。
[0018]具体的，该方法具体包括以下步骤:
[0019]步骤一，分别称取0.6g硝酸钴，0.35g氟化铵和0.6g尿素溶解到40mL去离子水中，在室温下剧烈搅拌30min，制得混合水溶液；
[0020]将混合水溶液转移到50mL Teflon不锈钢水热釜中，将3 X 4cm的碳布浸入水热釜内衬中。最终将水热釜放在温度为120°C的烘箱中加热6h。最后，将水热釜中的碳布用水冲洗，60°C真空干燥后得到磷化钴/碳布的前躯体；
[0021]步骤二，将磷化钴/碳布的前躯体和1.0g次亚磷酸氢钠分别放在瓷舟的两端，在通有氮气的管式炉中300°C加热，其中次亚磷酸氢钠放在气流的上方，lh后在氮气气氛中冷却至室温，得到碳布/磷化钴；
[0022]步骤三，在碳布/磷化钴电极表面滴涂一层血红蛋白溶液，所述的血红蛋白溶液的浓度为25mg/mL，滴涂量为10 μ L，在冰箱中进行冷干燥，干燥时间为3h，得到带有血红蛋白修饰的碳布；
[0023]步骤四，待滴涂的血红蛋白溶液干燥后，用二次蒸馏水将带有血红蛋白修饰的碳布表面浸洗2-3次，除去未固定的蛋白质，即得到基于磷化物/血红蛋白修饰的碳布，最后使用薄铝片作为导电线接触面制备磷化物/血红蛋白修饰的碳布电极。
[0024]优选的，所述的碳布使用之前需要将碳布依次在丙酮，去离子水和乙醇中分别超声清洗5min。
[0025]优选的，所述的血红蛋白溶液的溶剂为磷酸盐缓冲溶液，磷酸盐缓冲溶液的pH =
7.0，浓度为 0.ΙΟΜο
[0026]优选的，所述的薄铝片作为导电线接触面时将薄铝片对折包裹在磷化物/血红蛋白修饰的碳布的一端。
[0027]本发明与现有技术相比，具有如下技术效果:
[0028]采用本发明的方法制备的碳布修饰电极，可用于H202的检测，其响应时间短、灵敏度高，对H202的检测线性范围为2 μ Μ?2670 μ Μ，且可重复使用，即当该磷化物/血红蛋白修饰的碳布电极(CoP/CC/Hb)不使用或测试结束后，均浸没在磷酸盐缓冲溶液(PBS，pH =
7.0浓度为0.10M)中，4°C冰箱中保存。
【附图说明】
[0029]图1是不同电极在5.0mM K3Fe (CN)6/K4Fe (CN)6+0.1M KC1溶液中的交流阻抗图，其中(a)为CC，(b)为CC/CoP电极曲线，(c)为CC/Hb电极曲线；
[0030]图2是不同电极在浓度为0.10M、pH 7.0的PBS溶液中循环伏安曲线，其中(a)为CC电极曲线，(b)为Hb/CC电极曲线，(c)Hb/CoP/CC电极曲线；
[0031]图3是在浓度为0.1M、pH 7.0的PBS溶液中磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极(Hb/CoP/CC)在不同扫描速率下循环伏安曲线；内图为图3条件下b氧化还原峰电流与扫描速率的关系；
[0032]图4是修饰电极CoP/CC/Hb对H202的i_t图。
[0033]以下结合附图对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
【具体实施方式】
[0034]以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0035]本实施例给出一种基于磷化钴/血红蛋白修饰的碳布电极制备方法，包括以下步骤:
[0036]步骤一，分别称取0.6g硝酸钴，0.35g氟化铵和0.6g尿素溶解到40mL去离子水中，在室温下剧烈搅拌30min，制得溶液A ；
[0037]将上述溶液A转移到50mL Teflon不锈钢水热釜中，将3 X 4cm的碳布浸入水热釜内衬中。最终将水热釜放在温度为120°C的烘箱中加热6h。最后，将水热釜中的碳布用水冲洗，60°C真空干燥后得到磷化钴/碳布的前躯体(以下简称Co(0H)F/CC)。碳布使用之前需要将碳布依次在丙酮，去离子水和乙醇中分别超声清洗5min。
[0038]步骤二，将Co(0H)F/CC和1.0g次亚磷酸氢钠分别放在瓷舟的两端，在通有氮气的管式炉中300°C加热，其中次亚磷酸氢钠放在气流的上方。lh后在氮气气氛中冷却至室温，得到碳布/磷化钴(以下简称CC/CoP)。
[0039]步骤三，在CC/CoP电极表面滴涂一层血红蛋白溶液，该血红蛋白(Hb)溶液的浓度为25mg/mL，滴涂量为10 μ L，在冰箱中进行冷干燥，干燥时间为3h，得到带有血红蛋白修饰的碳布。
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