以类石墨相g-C₃N₄-TiO₂纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传...的制作方法

以类石墨相g-C₃N₄-TiO₂纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传 ...的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种以类石墨相g?C3N4?TiO2纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，其首先通过热聚合法制备出g?C3N4,然后再通过水热法制备g?C3N4?TiO2复合材料，最后将合成的g?C3N4?TiO2复合材料以Nafion作为粘合剂，和葡萄糖氧化酶（GOD）共同修饰在ITO电极表面，构建GOD传感器。采用本发明方法制备所得的光电化学葡萄糖传感器能够快速地测定葡萄糖，且具有灵敏度较高、线性范围较大和检测限较低等优点。
【专利说明】
以类石墨相g-C3N4-T i O2纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法
技术领域
[0001]本发明属于光电化学酶传感器构建技术领域，具体涉及一种以类石墨相g-C3N4-T12纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，该光电化学酶传感器可用于检测葡萄糖。
【背景技术】
[0002]近几年来，光电化学因其具有灵敏度高、能耗低及重现性好等优点而被作为一种新型、有较大应用潜能的分析技术应用于生物学和生物化学分析等领域。在光电化学检测过程中，光被用作激发源来激发光敏物质在电极表面产生电子和空穴，同时施加电压使光生电荷分离而产生光电流，而光电流的大小又与被分析物的浓度有着紧密关系。因而，以半导体光敏化物质(如:Ti02、CdS、Sn02、Zn0和ZnS等)为基础的光电化学传感器表现出优越的分析性能。比如:用SnO2纳米粒子修饰ITO电极的光电化学传感器由于其较高的灵敏度而被用于检测在三磷酸腺苷(ATP)中提取的癌细胞。在前面已被提到的半导体材料中，纳米T12由于其较好的生物兼容性、化学惰性、较好导电性以及无毒等特性，成为光电材料的最佳选择之一。例如:Yan等通过在T12膜电极上组装CdSe量子点和DNA生物分子构建光电化学生物传感器，组装后所得电极在可见光的照射下对氨基酚(OAP)的检测表现出较高的灵敏度。重要的是，单晶一维结构的T12与T12纳米粒子薄膜相比，具有较大的比表面积和较强的电子转移能力，这样不仅显著提高了光生电荷的分离，同时也提高了电极的光电化学催化能力。
[0003]然而，T12本身也存在一些缺陷，比如带隙较宽，因而其对可见光的利用率较低，且光生电荷的复合率较高，导致了 T12在光电化学传感器的应用受到限制。因此，我们需要找到一种合适的方式来使T12的带隙变窄，同时抑制光生电子和空穴的复合，以此来提高T12的光电化学活性。迄今为止，相关学者们投入了巨大的精力来制备以T12为基础的复合材料，使其能够提高对可见光的有效吸收利用，降低光生电荷的复合，从而使T12复合材料所构建的光电传感器能将紫外光对生物分子的破坏降到最低，同时可以增加光电流。据报道，T12可以和其它材料形成具有异质结结构的复合材料，而这种异质结结构能够有效提高复合材料的光电化学效率。例如:用T12作为抗体固定支架的光电化学免疫传感器对肿瘤标志物α-甲胎蛋白的检测有很好的灵敏度。在检测时，可将α-甲胎蛋白及葡萄糖氧化酶(GOx)等生物分子标记物与CdTe量子点相连接，这样可以放大检测信号，由于CdTe量子点和T12的能级相匹配，大大降低了电子-空穴对的复合，从而提高了此光电化学免疫传感器对α-甲胎蛋白的检测灵敏度。此外，葡萄糖氧化酶能够使葡萄糖产生H2O2,而H2O2可以作为给电子供体消耗光生空穴，使光电流得到提高。该生物传感器的检测范围为0.5 pg mL—1到10yg mL—S其检出限可以低至0.13 pg mL-、
[0004]近几年，聚合形成的类石墨相氮化碳(g_C3N4)作为一种非金属光催化材料具有无毒、化学性质稳定、制备简单和吸收可见光等优点，因而在光电化学领域受到广泛的关注。在g-C3N4结构中，C原子和N原子之间通过sp2杂化轨道形成共轭的石墨相结构，这种结构能形成较窄的能带宽度(2.7 eV)，导致g-C3N4可以直接被可见光激发。因此，g-C3N4被报道可以作为可见光非金属催化剂，光解水产生出和02。然而，光生电荷的快速复合严重阻碍了 g-C3N4在光电化学传感器中的应用。为了提高g-C3N4的光催化活性，研究者们做了很大的努力来改良g_C3N4的光电性能，比如机械剥离，制成多孔结构，掺杂金属、导体氧化物、石墨烯或有机染料等方法。Dai等研究人员发现g_C3N4与碳纳米角结合制成的复合材料大大提高了材料的光电流，运用该复合材料成功制备出光电化学传感器用于检测槟榔素。
[0005]
【发明内容】
:
本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种以类石墨相g_C3N4-Ti02纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，该光电化学葡萄糖氧化酶传感器可用于快速检测葡萄糖，且灵敏度较高、线性范围较大、检测限较低。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种以类石墨相g-C3N4-Ti02纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，其包括如下步骤:
①类石墨相g_C3N4的制备:
取5.0 g三聚氰胺粉末于马弗炉中以5°C/min的速度升温至550°C，550°C保温4 h，自然冷却至室温，然后将合成得到的黄色固体研磨至粉末即得到g-C3N4粉末；
②g-C3N4_Ti02复合材料的制备:
将40 mg g_C3N4粉末分散于40 mL异丙醇(IPA)中，超声30 111；[11，随后加入0.03 mL 二亚乙基三胺(DETA)并搅拌5 min，然后再加入1.8 mL异丙醇钛(TIP)，搅拌均匀后转移至反应釜中，于180 — 220°C反应18 — 28 h；反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温;反应产物经离心分离、洗涤、干燥后得到的浅黄色固体粉末即为g-C3N4_Ti02复合材料；
③光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建:
ITO电极的清洗:ΙΤ0电极(1.0 cmX2.5 cm)依次用丙酮、乙醇和超纯水分别超声清洗10 — 30 min，然后自然晾干至室温，备用；
光电化学GOD传感器的构建:将20 mg步骤②所得g-C3N4_Ti02复合材料分散于300 yL含有Naf 1n和葡萄糖氧化酶(GOD)的水溶液中获得混合液，再将混合液放置在恒温震荡器中4°C振动摇晃4 h以混合均匀，然后从中取50yL滴涂在ITO电极表面，即得到GOD传感器，记为 GOD Ig-C3NfT1211T0。
[0007]具体的，步骤③中，水溶液中Naf1n和GOD的浓度分别为0.5 wt%、2.0 mg mL-1。
[0008]本发明中，将一维结构的T12和g_C3N4通过热溶剂法制备成复合材料，并使用TEM、SEM、XRD、FT-1R、DRS、XPS和EIS等技术手段进行了表征验证，然后制备出以g-C3N4_Ti02为固定骨架的葡萄糖氧化酶(GOD)光电化学传感器，实现了对葡萄糖的分析检测。同时，g-C3N4-T12复合材料也表现出对葡萄糖氧化酶生物分子较强的生物相容性，促进了葡萄糖氧化酶和电极之间的电子转移。所制备出的葡萄糖传感器在没有电子传递介质存在时，同样实现了对葡萄糖高灵敏度、快速、可靠地检测，因而在血糖检测、生物分析、化学分析和临床检测都存在巨大的应用潜能。
[0009]和现有技术相比，本发明方法的优点:
在ITO电极表面引入g-C3N4_Ti02复合材料，增加了酶传感器的电子转移速率，大大促进了光生电荷的分离，实现了在可见光下对葡萄糖的检测，提高了光电化学传感器对可见光的利用率。同时利用g-C3N4_Ti02复合材料比表面积大、生物相容性好的优点，来提高生物分子酶负载量，有效保持其活性，从而提高该传感器的灵敏度和检测限。
[0010]【附图说明】:
图1为不同材料的高倍电镜图谱:其中，a为g-C3N4的透射电镜图(TEM)，b为g-C3N4-Ti02复合材料透射电镜图，c为g-C3N4_Ti02复合材料的局部放大透射电镜图，d为g-C3N4_Ti02的扫描电镜图(SEM);
图2为不同材料的X射线衍射(XRD)图谱，其中，a为g-C3N4，b为g-C3N4_Ti02复合材料；图3为不同材料的傅里叶红外(FT-1R)图谱，红外光谱图中，a为g-C3N4，bSg-C3N4-T12复合材料；
图4为不同材料的紫外可见漫反射(DRS)图谱，a为g-C3N4，b为Ti02，(^g-C3N4-T12复合材料；
图5为g-C3N4_Ti02复合材料的X射线光电子能谱(XPS)分析;A为XPS全谱扫描；B、C、D和E分别为Cls，Nls，Ti2p和Ols的高分辨率XPS光谱；
图6为奈奎斯特图，其中，a为裸11'0，13为8-(:必4|11'0，。为8-(:必4-1102|11'0，(1为600|8-C3N4-T12I IT0；
图7为循环伏安图，其中a为g-C3N4_Ti021ITO，b为GODI g-C3N4_Ti021ITO;
图8为线性扫描伏安图，其中a为GOD I g-C3N4-Ti021ITO在无光照条件下测得的线性扫描伏安图，b*G0D I I g-C3N4-Ti021ITO在可见光照射时测得的线性扫描伏安图；
图9为不同材料修饰ITO电极的光电流响应图，其中a，b，c分别为g-C3N411TO，g-C3N4_T121ITO，G0D I g-C3N4_Ti021ITO在缓冲溶液中所测得的光电流;d为GOD I g-C3N4_Ti021ITO在一定浓度葡萄糖溶液中测得的光电流；
图10中，A为本发明光电化学葡萄糖氧化酶传感器光电流随葡萄糖浓度增加的变化曲线图，B为本发明光电化学葡萄糖氧化酶传感器光电流响应值与葡萄糖浓度之间的线性关系图。
[0011]【具体实施方式】:
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
[0012]下述实施例中，所用到的三聚氰胺购买于天津巴斯夫有限公司，异丙醇钛(TIP，97%)购于天津阿法埃莎化学有限公司；二亚乙基三胺(DETA，99%)购买于北京百灵威科技有限公司；葡萄糖氧化酶和Naf 1n购买于美国Sigma-Aldrich公司；葡萄糖购于天津化学试剂厂。
[0013]实施例1
一种以类石墨相g-C3N4-Ti02纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，其包括如下步骤:
①类石墨相g_C3N4的制备:
称取5.0 g的三聚氰胺粉末放入坩祸中，然后将坩祸置于马弗炉中，以5°C/min的升温速度加热至550°C，550°C保温4 h，自然冷却至室温，然后将得到的黄色固体研磨至粉末即得到g_C3N4粉末； ②g-C3N4_Ti02复合材料的制备:
将40 mg g_C3N4粉末分散于40 mL异丙醇，超声30 111；[11，随后加入0.03 mL二亚乙基三胺并搅拌5 11^11，然后再加入1.8 mL异丙醇钛，搅拌均匀后转移至40 mL的聚四氟乙烯反应釜中，于200°C反应24h;反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温。反应产物经过离心分离，乙醇洗涤，60 0C干燥后得到的浅黄色固体粉末即为g-C3N4-Ti02复合材料；
③光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建:
ITO电极的清理:ITO电极(1.0 cmX2.5 cm)依次用丙酮、乙醇和超纯水分别超声清洗20 min，然后自然晾干至室温，备用；
光电化学GOD传感器的构建:称取20 mg步骤②所得g-C3N4_Ti02复合材料，将其分散于300 yL含有Naf1n(0.5 wt%)和G0D(2.0 mg mL-1 )的水溶液中获得混合液，再将混合液放置在恒温震荡器中4°C振动摇晃4 h以混合均匀，然后取出并从中取50yL滴涂在ITO电极表面，即得到GOD传感器，记为GODI g-C3N4-Ti02 IlTO0.④测试过程:
光电化学测试在光电化学测试装置上完成，以300 W氙灯作为激发光源，使用CHI630D电化学工作站记录光电化学响应信号，运用三电极体系控制电化学信号，其中ITO电极作为工作电极，铂丝电极为辅助电极，Ag|AgCl(3.0 M KCl)电极为参比电极。在测试前，将50 mLPBSCpH 7.4)作为缓冲电解液注入透明的石英池中；将带有一个400 nm滤光片的氙灯作为可见光激发光源;在测试中对ITO电极施加的电压为0.2 V;光电流的记录分别是在有光激发和无光激发条件下记录的。
[0014]342复合材料的表征:
图1为不同材料的高倍电镜图谱:其中，a为g-C3N4的透射电镜图(TEM)，b为g-C3N4-Ti02复合材料透射电镜图，c为g-C3N4_Ti02复合材料的局部放大的透射电镜图，C^g-C3N4-T12的扫描电镜图。从图1的a中可以清晰地看到g_C3N4呈现半透明的有褶皱的片状结构，有几微米大小，这种平面结构为其它纳米材料和生物分子的固定提供了合适的平台；从图1的b和c中可以看到半透明状T12纳米材料密集地附着在g-C3N4纳米片的表面，然而图b和c并不能清晰的给出T i02纳米材料的具体形态，从图1的扫描电镜图d中可以直观的看到T i02纳米材料呈现片状结构。总之，根据以上电镜图可认定g-C3N4-Ti02复合材料已被成功合成出，而且Ti〇2纳米片的尺寸小于g-C3N4纳米片的尺寸。
[0015]图2为g-C3N4和g-C3N4_Ti02复合材料的XRD谱图，图中分别用曲线a和b表示。在g-C3N4的谱图中(曲线a)出现了两个峰，在13.1°附近出现的衍射峰归属于g_C3N4的(100)晶面，是由三氮杂环单元所引起的；另一个在27.4°附近出现的衍射峰是由芳香环的堆垛所形成的，对应于g_C3N4的(002 )晶面。在g-C3N4_Ti02复合材料的谱图(曲线b )中，既可以观察到g-C3N4的衍射峰又可以观察到T12的衍射峰，其中在25.4°，38.1°，48.3°，54.2°和62.7°附近出现的衍射峰分别对应于锐钛矿T12的(101)，(004)，(200)，(211)和(204)晶面。然而，原本出现在13.1°附近的衍射峰在曲线b中并没有观察到，这可能是因为g-C3N4在复合材料中所占比例比较小。从XRD谱图中可以明确看出复合物样品确实是由g_C3N4和T12组成的。
[0016]图3给出了g_C3N4(曲线a)和g-C3N4_Ti02复合材料(曲线b)的红外光谱图，从红外光谱图可以得出相应纳米材料的结构信息。图3的曲线a在810 cm—1附近出现一个较强的吸收峰，这个峰归属于g_C3N4三嗪结构的特征峰;在1561 cm-1和1640 cm-1附近的特征峰归属于三氮杂环C=N的伸缩振动；另外在1247、1323和1411 cnf1附近出现的吸收峰可归属于芳环C-N的伸缩振动，在3100-3500出现的峰通常被认为是N-H和来自H2O分子的-OH的伸缩振动峰。重要的是，所有出现在g_C3N4中的吸收峰在g-C3N4_Ti02复合材料的红外光谱图(曲线b)中都可以清楚地观察到。此外，出现在复合材料红外谱图中500 cm—1和800 cm—1之间的吸收峰则是由T12分子中T1-O和T1-O-Ti键的振动引起的。因此从曲线b中清楚地知道，在水热法合成复合材料时，g_C3N4没有被分解，而是与T12形成复合材料。
[0017]纳米材料的光吸收性能可以通过紫外可见漫反射光谱进行分析，图4中的a、b和c曲线分别显示的是g_C3N4、Ti02和g-C3N4_Ti02复合材料的紫外可见漫反射光谱图。从曲线a和b可以看出，g-C3N4的吸收边带升至460 nm附近，而Ti02的吸收边带小于400 nm，意味着g-C3N4的吸收边带比T12的吸收边带大得多，因而可见光吸收能力强的多。g-C3N4_Ti02复合材料相较于单独g_C3N4在紫外光区和可见光区的吸收都有所增强。这是由于g-C3N4有着较窄的跃迀禁带宽度，这有助于复合材料的吸收边带增强至可见光区。
[0018]X射线光电子能谱(XPS)能够给出样品表面所含的元素种类和化学状态等重要信息。图5A是样品的XPS全扫描谱，根据元素所在的峰位置可以得知g-C3N4-Ti02复合材料是由T1、O、C和N四种元素组成。图5B是样品C Is的高分辨XPS图。样品的C Is峰被分成三个峰，分别出现在284.6,286.2和288.2 eV附近，在284.6 eV处的峰可能来源于污染碳和仪器表面上的碳;在286.2eV和288.2 eV处的峰分别归属于g_C3N4的C-N-C和N=C-(N)2基团。从N Is的高分辨XPS谱图中(图5C)可以观察到位于398.5,399.5和401.3eV的三个峰，结合能处在398.5 eV的峰归属于Sp2杂化的芳环N(C-N=C);其它两个处在399.3和401.2 eV的峰分别属于三级N(N-(C)3)和氨基功能团(-NH2或=NH)。图是g-C3N4_Ti02复合材料中Ti 2p的XPS图，两个出现在458.6 6￥和464.3 eV的峰分别归属于形成T12簇(Ti4+)的Ti2p3/2和Ti2p1/2峰。最后，01 s的XPS图(图5E)中可以观察到两个位于530.0 eV和531.2 eV的峰，分别归于C-O官能团和表面羟基(-0H)。总之，XPS表征可以大体证明g-C3N4和T12结合在一起形成复合物。
[0019]电化学阻抗(EIS)法监测光电化学酶传感器的组装过程:
电化学阻抗图谱是用来评估电极表面动力学过程和修饰电极界面性能的有效工具。因此，电化学阻抗被用来研究本发明实施例1所制备的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的组装过程。
[0020]阻抗实验是在含有5 mM K3[Fe(CN)6] |K4[Fe(CN)6]的0.1 M KCl溶液中进行的，施加的定势电位为0.23 V，在其之上叠加的交流电正弦波振幅为5 mV，由EIS数据展示的Nyquist图谱的测定频率范围为50 kHz到0.1 mHz。根据以往报道，Nyquist图谱中的半圆直径代表铁氰根离子在修饰电极表面发生氧化还原反应产生的电子转移阻抗。从图6的阻抗图谱中可以看出:g-C3N4-Ti02|lT0(曲线c)的半圆直径明显比g-C3N4|lT0(曲线b)的半圆直径小得多，说明与单独g_C3N4相比，g-C3N4_Ti02复合材料的导电性得到了明显提高，高导电性的g-C3N4-Ti02复合材料对于制备光电化学生物传感器是非常有利的；曲线d是在g-C3N4-T121ITO上修饰过GOD的Nyquist图谱，曲线d的半圆直径比g-C3N4_Ti021ITO(曲线c)大很多，说明GOD生物分子被成功地固定在了电极表面。这是由于纳米材料和生物分子在电极表面形成阻隔层，增大了电子转移阻力。
[0021]光电化学酶传感器的伏安表征: 循环伏安(CV)表征:图7为不同材料的循环伏安图，图中曲线a和b分别是g_C3N4_Ti021ITO和GODI g-C3N4-T i02|lT0电极的循环伏安图，在曲线a( g-C3N4-T i O211 TO )中没有出现氧化还原峰，意味着g-C3N4_Ti02对电化学测试没有产生干扰。相反地，曲线b中，G0D| g-C3N4_Ti02IITO电极在0.12 V附近出现一个还原峰，在0.21 V附近出现一个氧化峰，表明电极和复合材料中的GOD之间存在着直接的电子转移。GOD在电极上的电子转移是在无氧条件下进行的，机理遵循下列方程式:
GOD(FAD) + 2e—+ 2H+ = GOD(FADH2)
因此，通过上述的循环伏安曲线证明了本发明合成出的复合材料作为生物传感器的电极平台时，不仅能促进GOD的电子转移，而且能将电化学干扰和充电电流降到最低。
[0022]线性扫描伏安(LSV)表征:图8为GODI g-C3N4_Ti021ITO电极在无光照射和可见光照射条件下的线性扫描伏安图，分别用曲线a和b表示，曲线a中，G0D所含FAD的还原峰出现在-0.15V和-0.35V之间。当有光照在电极表面时，GODI g-C3N4_Ti021ITO电极表面产生了显著的光电流(曲线b )。同时，GOD (FAD)的还原峰在曲线b中依然存在，这意味着FAD在强光的照射下仍保持着良好的电化学和生物活性。
[0023]光电流曲线图表征复合材料和光电化学酶传感器的光电性能:
本发明对g_C3N41ITO电极、g-C3N4-Ti021ITO电极、GOD I g-C3N4_Ti021ITO电极和当底液中存在一定浓度葡萄糖时GODlg-C3N4-T12I ITO电极的光电响应进行了测试。图9为不同修饰电极的光电流响应图，其中3为8-(^4|11'0，13为8-(^4-1^02|11'0，(3为600|8-(^4-1^02|IT0，d为GODI g-C3N4_Ti021ITO在一定浓度葡萄糖溶液中测得的光电流。
[0024]由于单独的g_C3N4中光生电子和空穴极易复合，导致g_C3N4|ITO电极在所有修饰ITO电极中的光电流最小。当g-C3N4_T1211TO电极被可见光照射时，光生电子被激发，因为g-C3N4的导带和价带都比T12的高，这些电子会从g-C3N4的导带转移到T12的导带，从而避免了电子和空穴的再结合，因此g-C3N4_Ti021ITO电极的光电流(曲线b)比g-C3N41ITO电极(曲线a)的大3.5倍左右XODI g-C3N4-Ti021 ΙΤ0(曲线c)的光电流大约比g-C3N4_Ti021 ΙΤ0(曲线b)的光电流大30%。更为重要的是，当一定量的葡萄糖加入到测试底液后，GOD Ig-C3N4-T121ITO电极的光电流有着显著提高(曲线d)，这是由于当有葡萄糖存在时，GOD可催化O2转化成H2O2,生成的H2O2被用作给电子供体来消耗光生空穴，从而阻碍了光生空穴和电子的复合，因此GODI g-C3N4-Ti02 IITO电极的光电流得到了增强。
[0025]光电化学酶传感器分析性能评估:
运用不同浓度葡萄糖测试液中所得到的电流-时间响应曲线来评估本发明光电化学葡萄糖氧化酶传感器的分析性能。如图1OA所示，在每个固定浓度的葡萄糖溶液中，GOD Ig-C3N4-T1211TO电极的光电流响应在间歇光照下保持着高度的稳定性，表明此传感器的光电性能非常好;从图中可以看到，随着葡萄糖浓度的增加，光电流响应也在逐渐增强。根据图1OA可得到光电流与葡萄糖浓度之间的校准曲线图(图10B)，校准曲线可以通过下面的关系式来表达，其线性范围为0.05 -8 mM，相关系数为0.995:
-ΔI / μΑ = 0.0225 + 0.676 [glucose] /μΑ mM—1
此校准曲线斜率(0.676 μΑ mM—1)就是GOD Ig-C3N4-T121ITO生物传感器的灵敏度，估算检测限为0.02 mM(信噪比为3) XOD Ig-C3N4-T121ITO生物传感器性能与其它葡萄糖传感器相比表现出更优异的性能，例如较高的灵敏度、较宽的检测范围和较低的检测限。传感器这些优异的性能主要归因于g-C3N4-Ti02复合材料对可见光的强吸收和光生电荷的低复合率，而且此复合材料不仅为保持GOD的生物活性提供了适宜的微环境，同时也增强了GOD在电极表面的电子直接转移能力。
[0026]光电化学酶传感器的重复性、重现性和稳定性测定:
GODlg-C3N4-T12I ITO电极的重复性是通过使用同一电极连续六次测量对0.4 mM葡萄糖的光电流响应来评价的，得到相对标准偏差为3.8%，结果表明该传感器重复性较好。生物传感器的重现性是通过测量用同样方法制备的六个GOD光电化学生物传感器的光电流来评估的，测试都是在葡萄糖浓度为0.4 mM的相同条件下进行的，最终得到测试结果的相对标准偏差为4.4%οGODI g-C3N4_T1211TO电极的长期稳定性是通过每天测量储存在4 V冰箱内的电极对I mM葡萄糖的光电流响应来评估的，储存2周后的传感器的光电流仍然保持它原有电流的90.5%，说明g-C3N4_T i O2复合材料可长期保持着酶的生物活性。
【主权项】
1.一种以类石墨相g-C3N4-Ti02纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，其特征在于，包括如下步骤: ①类石墨相g_C3N4的制备: 取5.0 g三聚氰胺粉末于马弗炉中以5°C/min的速度升温至550°C，保温4 h，自然冷却至室温，然后将合成得到的黄色固体研磨至粉末即得到g_C3N4粉末； ②g-C3N4_Ti02复合材料的制备: 将40 mg g_C3N4粉末分散于40 mL异丙醇中，超声30 111；[11，随后加入0.03 mL 二亚乙基三胺并搅拌5 11^11，然后再加入1.8 mL异丙醇钛，搅拌均匀后转移至反应釜中，于180 — 220°C反应18 — 28 h;反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温;反应产物经离心分离、洗涤、干燥后得到的浅黄色固体粉末即为g-C3N4-Ti02复合材料； ③光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建: ITO电极的清洗:ITO电极依次用丙酮、乙醇和超纯水分别超声清洗10 — 30 min，然后自然晾干至室温，备用； 光电化学GOD传感器的构建:将20 mg步骤②所得g-C3N4_Ti02复合材料分散于300 yL含有Naf i on和GOD的水溶液中获得混合液，再将混合液放置在恒温震荡器中4 V振动摇晃4h以混合均勾，然后从中取50yL滴涂在ITO电极表面，即得到GOD传感器，记为GODl g-C3N4_T12IlTO02.如权利要求1所述以类石墨相g-C3N4_Ti02纳米片复合材料为酶分子固定支架的光电化学葡萄糖氧化酶传感器的构建方法，其特征在于，步骤③中，水溶液中Naf 1n和GOD的浓度分别为0.5 wt%、2.0 mg mL-1。
【文档编号】G01N27/416GK105929007SQ201610419699
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】刘小强, 刘培培, 霍小鹤, 朱杰
【申请人】河南大学