一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种酒石酸?石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体。包括以下步骤：石墨烯量子点的制备、酒石酸?石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备、电化学法识别色氨酸对映体。本发明的有益效果是：酒石酸?石墨烯量子点复合膜修饰电极制备方法简单，充分利用酒石酸具有手性环境(分别为L?(+)?酒石酸和D?(?)?酒石酸)这一特性，结合石墨烯量子点制备识别性能优异的酒石酸?石墨烯量子点复合膜修饰电极。该复合膜修饰电极比单一酒石酸或石墨烯量子点修饰电极拥有更加优异的识别效果。
【专利说明】
一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体
技术领域
[0001]本发明涉及一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体，属于生物技术以及电化学研究领域。技术背景
[0002]氨基酸是一种对人体有益的有机化合物，例如蛋白质里面就含有多种氨基酸成份。氨基酸的功效与作用主要是补充人体生命所需的蛋白质，增强抵抗力，调节人体机能， 维持生命。由此可见，氨基酸是人体的第一要素。色氨酸是人体内重要的神经递质一 5-羟色胺的前体，是人体必需的氨基酸之一，有两种不同构型的手性对映体，分别为L-色氨酸和D-色氨酸。不同的立体结构，会产生不同的药理作用和反应，所以识别L-/D-色氨酸至关重要。 目前检测色氨酸的方法有高效液相色谱法、紫外光谱法、荧光光谱法等，但这些方法样品处理过程繁琐。
[0003]石墨烯是二维结构，有其独特的性能。它的比表面积较大，具有高的载流迀移率、 非常薄且致密、在生物细胞中无毒性等特征。石墨烯量子点相较于石墨烯而言，是准零维纳米材料，并且有石墨烯的性质，尺寸在lOnm以下，因此其量子限域效应和边界效应更加明显。由于量子限域效应和边界效应，石墨烯量子点的形状和大小将决定它们的电学、光学、 磁性和化学特性。主要应用于太阳能电池、电子设备、光学染料、生物标记和复合微粒系统等方面。
[0004]本发明选用酒石酸对映体作为手性材料，酒石酸是一种羧酸，存在于多种植物中， 也是葡萄酒中主要的有机酸之一。L-/D-酒石酸含有大量具有配位能力的羟基，提供手性活性位点，可以和色氨酸中的氨基形成氢键，理论上可用于电化学识别色氨酸对映体。本发明将酒石酸对映体与石墨烯量子点结合形成具有立体选择性的复合膜，可以对映识别色氨酸异构体。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提供一种酒石酸_石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备方法，并将其应用于电化学法识别色氨酸对映体。将L_( + )_酒石酸-石墨烯量子点复合膜或D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰于玻碳电极后能够有效提高对映识别L-/D-色氨酸的效率。
[0006]本发明所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体，包括以下步骤:
[0007]a、制备石墨稀量子点:将梓檬酸加入；t甘埚中，在程控箱式电炉中进行加热，反应结束后取出固体样品，用超纯水超声溶解，待产物充分溶解后，抽滤得黄色透明溶液，在常温下避光保存；
[0008]b、制备酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极:实验采用三电极体系，玻碳电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将其浸入石墨烯量子点溶液中，在0V?l.0V(vs.SCE)的电化学窗口范围内，进行循环伏安扫描得石墨烯量子点修饰电极， 再将该修饰电极浸入配制好的L_( + )_酒石酸或D-(-)_酒石酸溶液中，恒电位法制备得酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极；
[0009]C、电化学法识别色氨酸对映体:实验采用三电极体系，L-( + )-酒石酸-石墨烯量子点或D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将其分别浸入配置好的L-/D-色氨酸溶液中，静置后进行差分脉冲扫描。
[0010]本发明所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤a中，柠檬酸质量为0.1?15.0g，反应温度为50?400 °C，反应时间为0.1?3h。
[0011]本发明所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤b中，玻碳电极在石墨烯量子点溶液中扫描圈数为4?100圈，配置0.lg/mL的酒石酸溶液，沉积电位为+1.0V，电沉积时间为10?1000s。
[0012]本发明所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体，进一步的技术方案还可以是所述步骤c中，L-( + )_酒石酸-石墨烯量子点或D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极分别浸入L-/D-色氨酸溶液的浓度为0.1? 10mmol/L〇
[0013]本发明的有益效果是:酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极制备方法简单，充分利用酒石酸具有手性环境(分别为L_( + )_酒石酸和D-(-)_酒石酸)这一特性，结合石墨烯量子点制备识别性能优异的酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极。该复合膜修饰电极比单一酒石酸或石墨烯量子点修饰电极拥有更加优异的识别效果。【附图说明】
[0014]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0015]图1为实施例一、二中石墨稀量子点的透射电镜图；
[0016]图2为实施例一中L_( + )_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；
[0017]图3为实施例二中D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；
[0018]图4为对比例一中石墨烯量子点修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；[〇〇19]图5为对比例二中L-⑴-酒石酸修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图；
[0020]图6为对比例三中D-(-)-酒石酸修饰电极对色氨酸对映体的识别效果图。【具体实施方式】[〇〇21]现在结合具体实施例对本发明做进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。[〇〇22] 实施例一:[〇〇23]制备L_( + )_酒石酸_石墨烯量子点复合膜修饰电极包括以下几个步骤:[〇〇24](1)称取2.0g柠檬酸加入10mL坩埚中，在程控箱式电炉中200°C条件下加热反应30min，反应结束后，取出固体样品，用超纯水超声溶解。待产物充分溶解后，抽滤得黄色透明溶液，在常温下避光保存。
[0025](2)实验采用三电极体系，玻碳电极(直径3mm)为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，将其浸入石墨烯量子点溶液中，在0V?l.0V(vs.SCE)的电化学窗口范围内，以0.lV/s的速度扫循环伏安50圈，得到石墨烯量子点修饰电极。再将该修饰电极浸入配制的〇.lg/mL L-( + )_酒石酸溶液中，用恒电位法施加+1.0V的电位沉积400s，制备得到L_( + )_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极。
[0026]将制备的L_( + )_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极分别浸入配置的浓度为 0.5mmo 1 /L L-/D-色氨酸溶液中，色氨酸对映体的识别效果图见图2，可以看出该L- (+)-酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极对D-色氨酸有较好的识别效果，Id/Il为2.47。[〇〇27] 实施例二:
[0028]制备D-(-)_酒石酸_石墨烯量子点复合膜修饰电极包括以下几个步骤:[〇〇29](1)称取2.0g柠檬酸加入10mL坩埚中，在程控箱式电炉中200°C条件下加热反应30min，反应结束后，取出固体样品，用超纯水超声溶解。待产物充分溶解后，抽滤得黄色透明溶液，在常温下避光保存。
[0030](2)实验采用三电极体系，玻碳电极(直径3mm)为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，将其浸入石墨烯量子点溶液中，在0V?l.0V(vs.SCE)的电化学窗口范围内，以0.lV/s的速度扫循环伏安50圈，得到石墨烯量子点修饰电极。再将该修饰电极浸入配制的〇.lg/mL D-(-)_酒石酸溶液中，用恒电位法施加+1.0V的电位沉积400s，制备得到D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极。
[0031]将制备的D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极分别浸入配置的浓度为 0.5mmo 1 /L L-/D-色氨酸溶液中，色氨酸对映体的识别效果图见图3，可以看出该D-(-)-酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极对L-色氨酸的识别效果更好，Il/Id为2.71。[〇〇32] 对比例一:
[0033]制备石墨烯量子点修饰电极，制备过程如下:[〇〇34](1)称取2.0g柠檬酸加入10mL坩埚中，在程控箱式电炉中200°C条件下加热反应30min，反应结束后，取出固体样品，用超纯水超声溶解。待产物充分溶解后，抽滤得黄色透明溶液，在常温下避光保存。
[0035](2)实验采用三电极体系，玻碳电极(直径3mm)为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，将其浸入石墨烯量子点溶液中，在0V?l.0V(vs.SCE)的电化学窗口范围内，以0.lV/s的速度扫循环伏安50圈，得到石墨烯量子点修饰电极。
[0036]制备的石墨烯量子点修饰电极用于色氨酸对映体的识别，将该修饰电极分别浸入配置的浓度为〇.5mmol/L L-/D-色氨酸溶液中，如图4所示，Il/Id为1.03。[〇〇37] 对比例二:[〇〇38]制备L_( + )_酒石酸修饰电极，制备过程如下:
[0039]实验采用三电极体系，玻碳电极(直径3mm)为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，将其浸入配制好的0.1g/mL L-( + )_酒石酸溶液中，用恒电位法施加+1.0V的电位沉积400s，制备得到L- (+)-酒石酸修饰电极。
[0040]制备的L_( + )_酒石酸修饰电极用于色氨酸对映体的识别，将该修饰电极分别浸入配置的浓度为0.5mmol/L L-/D-色氨酸溶液中，如图5所示，Id/Il为1.34。
[0041]对比例三:
[0042]制备D-(-)_酒石酸修饰电极，制备过程如下:
[0043]实验采用三电极体系，玻碳电极(直径3mm)为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，将其浸入配制好的0.1g/mL D-(-)_酒石酸溶液中，用恒电位法施加+1.0V的电位沉积400s，制备得到D-(-)-酒石酸修饰电极。
[0044]制备的D-(-)_酒石酸修饰电极用于色氨酸对映体的识别，将该修饰电极分别浸入配置的浓度为0.5mmol/L L-/D-色氨酸溶液中，如图6所示，Il/Id为1.28。
[0045]本发明充分利用酒石酸具有手性环境(分别为L_( + )_酒石酸和D-(-)_酒石酸)这一特性，结合石墨烯量子点制备识别性能优异的酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极。该复合膜修饰电极比单一酒石酸或石墨烯量子点修饰电极拥有更加优异的识别效果。
【主权项】
1.一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识别色氨酸对映体，其 特征在于:步骤如下:a、制备石墨稀量子点:将梓檬酸加入土甘埚中，在程控箱式电炉中进行加热，反应结束后 取出固体样品，用超纯水超声溶解，待产物充分溶解后，抽滤得黄色透明溶液，在常温下避 光保存；b、制备酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极:实验采用三电极体系，玻碳电极为工作 电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，将其浸入石墨烯量子点溶液中，在0V ?l.0V(vs.SCE)的电化学窗口范围内，进行循环伏安扫描得石墨烯量子点修饰电极，再将 该修饰电极浸入配制好的L-( + )_酒石酸或D-(-)_酒石酸溶液中，恒电位法制备得酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极；c、电化学法识别色氨酸对映体:实验采用三电极体系，L-( + )_酒石酸-石墨烯量子点或 D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极为工作电极，铂片电极为对电极，饱和甘汞电 极为参比电极，将其分别浸入配置好的L-/D-色氨酸溶液中，静置后进行差分脉冲扫描。2.根据权利要求1所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识 别色氨酸对映体，其特征是:所述步骤a中柠檬酸质量为0.1?15.0g，反应温度为50?400 。(:，反应时间为0.1?3h。3.根据权利要求1所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识 别色氨酸对映体，其特征是:所述步骤b中玻碳电极在石墨烯量子点溶液中扫描圈数为4? 100圈，配置0.lg/mL的酒石酸溶液，沉积电位为+1.0V，电沉积时间为10?1000s。4.根据权利要求1所述一种酒石酸-石墨烯量子点复合膜修饰电极的制备及应用于识 别色氨酸对映体，其特征是:L-( + )_酒石酸-石墨烯量子点或D-(-)_酒石酸-石墨烯量子点 复合膜修饰电极分别浸入L-/D-色氨酸溶液的浓度为0.1?10mmol/L。
【文档编号】G01N27/30GK106018517SQ201610321006
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】孔泳, 于茵, 欧洁
【申请人】常州大学