一种氮化碳纳米花电极修饰材料及其制备方法与在食品褪黑素检测中的应用

本发明属于电化学检测，尤其涉及一种氮化碳纳米花电极修饰材料及其制备方法与在食品褪黑素检测中的应用。

背景技术：

1、褪黑素(mt)是一种神经激素，通常存在于生物体中，调节身体的昼夜节律。人体产生褪黑激素的主要部位是松果体，此外，视网膜、淋巴细胞、骨髓、胃肠道和胸腺也会产生mt。先前的研究表明，褪黑素不仅具有抗肿瘤、降压、抗炎、抗衰老、抗氧化和免疫调节功能，而且可以调节睡眠模式和昼夜节律。已经有研究发现mt在人体内连续24小时不间断地产生，它的浓度在午夜达到峰值。成年人每天产生约30μg褪黑激素。mt摄入过多会导致头痛、头晕、恶心、嗜睡和其他不良反应，而体内mt缺乏可能导致失眠和内分泌腺的各种异常。mt广泛分布在人体内，发挥着各种生理作用，这引发了人们对开发准确定量mt的分析方法的兴趣。此外，大量食物也含有mt，如大米、蔬菜、水果饮料等等。因此，除了代谢合成外，它还可以从日常食物中摄入。

2、目前，常用的mt定量检测方法包括高效液相色谱法、毛细管电泳法、荧光法和电化学法。由于上述这些方法具有检测再现性差、响应不可预测和仪器昂贵的缺点，因此，有必要选择一种具有高灵敏度、低干扰和良好再现性的电化学发光方法来检测mt。鲁米诺(3-氨基-苯二甲酰肼)、[ru(bpy)3]2+金属螯合物、量子点等是电化学发光领域常用的电化学发光(ecl)材料，与前面几种ecl材料相比，类石墨氮化碳(g-c3n4)是一种不含金属的半导体纳米聚合物，具有典型的三-s-三嗪(c6n7)二维结构，具有ecl强度高、制备过程简单、成本低以及无毒性等优点，然而，块状的g-c3n4导电性、分布性和亲水性较差，将其进一步修饰电极并用于传感器中，ecl强度仍不能满足实际需求，为此本发明提出了一种氮化碳纳米花电极修饰材料及其制备方法与在食品褪黑素检测中的应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种氮化碳纳米花电极修饰材料及其制备方法与在食品褪黑素检测中的应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

3、本发明的技术方案之一：

4、一种氮化碳纳米花电极修饰材料，其原料包含氮化碳纳米花材料(cnnfs)，所述氮化碳纳米花材料为将块状g-c3n4剥离成片状纳米花状得到的。

5、进一步地，所述氮化碳纳米花材料的制备方法包括以下步骤：将三聚氰胺升温加热处理得到块状g-c3n4，之后将所述块状g-c3n4加入水中超声处理，离心后得到所述氮化碳纳米花材料。

6、块状g-c3n4几乎不溶于水，而片状纳米花状形状的cnnfs在水中具有更高的溶解度，块状g-c3n4超声剥离导致大量水分子插入c-n层，这削弱了范德华力并水解了3-三嗪环单元之间的桥接n基团，超声处理对g-c3n4的晶格结构没有影响，超声剥离可以有效地减小g-c3n4的平面之间的距离。

7、进一步地，所述升温加热处理为在550℃下以5℃/min的加热速率加热4h。

8、进一步地，所述氮化碳纳米花电极修饰材料还包括水、乙醇和全氟树脂(nafion)。

9、本发明的技术方案之二：

10、一种所述的氮化碳纳米花电极修饰材料的制备方法，将氮化碳纳米花材料、水、乙醇和全氟树脂混合超声，得到所述氮化碳纳米花电极修饰材料。

11、本发明的技术方案之三：

12、一种电化学发光传感器，以所述的氮化碳纳米花电极修饰材料修饰的玻璃碳电极(gce)为电极。

13、进一步地，所述电极上氮化碳纳米花材料的负载量为0.0375mg/0.07065cm2。

14、氮化碳纳米花电极修饰材料用量过低，比表面积和反应位点减少，从而减弱电子传输能力，而用量过高则会导致电压不能完全穿透过厚的改性膜，从而影响电子转移，因此，电极上氮化碳纳米花材料的负载量为0.0375mg/0.07065cm2。

15、进一步地，所述电化学发光传感器以磷酸盐为缓冲液，缓冲液ph＝8。

16、随着缓冲液ph的增加，氮化碳纳米花电极修饰材料修饰的电极显示出ecl强度先增加后降低的变化，这种行为可归因于质子在低ph下还原为氢，这可能影响s2o82-的还原，此外oh-在更高的碱性条件下从溶液中去除so42-，导致ecl强度降低，因此，磷酸盐缓冲液的ph优选为8。

17、进一步地，所述电化学发光传感器中共反应剂为浓度为1.0mmol/l的k2s2o8，。

18、随着共反应剂浓度的增加，电化学发光传感器的发光强度逐渐增加。然而，由于共反应剂在室温下具有较低的溶解度，因此难以制备更高浓度的溶液，所以为了使电化学发光传感器具备更高的发光强度，将共反应剂浓度设置为1.0mmol/l。

19、进一步地，所述电化学发光传感器的扫描速率为0.10v/s。

20、在低扫描速度下激发的发光体的产生不足，以及在电极界面附近不能支持在高扫描速率下快速ecl反应的共反应物的量不足，因此，电化学发光传感器的扫描速率优选为0.10v/s。

21、本发明的技术方案之四：

22、所述的电化学发光传感器在食品褪黑素(mt)检测中的应用。

23、进一步地，检测过程在n2饱和条件下进行，所述褪黑素的最低检测限为6.16×10-13mol/l。

24、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

25、(1)本发明以氮化碳纳米花材料为电极改性剂制备得到的cnnfs电化学发光传感器具有良好的灵敏度、稳定性和特异性。基于褪黑素对cnnfs的ecl信号具有猝灭作用，本发明开发出使用cnnfs检测褪黑素的电化学发光传感器，这种方法在检测褪黑激素时具有更宽的检测范围和更低的检测极限(最低检测限为6.16×10-13mol/l)，因此本发明的cnnfs电化学发光传感器可以灵敏地检测食品和片剂中的褪黑素含量。此外，这cnnfs电化学发光传感器具有良好的恢复率，在检测食品中的褪黑激素方面具有良好的准确性。因此，本发明的cnnfs电化学发光传感器在检测食品基质中褪黑素含量方面具有很大的潜力。

技术特征：

1.一种氮化碳纳米花电极修饰材料，其特征在于，其原料包含氮化碳纳米花材料，所述氮化碳纳米花材料为将块状g-c3n4剥离成片状纳米花状得到的。

2.根据权利要求1所述的氮化碳纳米花电极修饰材料，其特征在于，所述氮化碳纳米花材料的制备方法包括以下步骤：将三聚氰胺升温加热处理得到块状g-c3n4，之后将所述块状g-c3n4加入水中超声处理，离心后得到所述氮化碳纳米花材料。

3.根据权利要求2所述的氮化碳纳米花电极修饰材料，其特征在于，所述升温加热处理为在550℃下以5℃/min的加热速率加热4h。

4.根据权利要求1所述的氮化碳纳米花电极修饰材料，其特征在于，所述氮化碳纳米花电极修饰材料的原料还包括全氟树脂。

5.一种权利要求1-4任一项所述的氮化碳纳米花电极修饰材料的制备方法，其特征在于，将氮化碳纳米花材料、水、乙醇和全氟树脂混合超声，得到所述氮化碳纳米花电极修饰材料。

6.一种电化学发光传感器，其特征在于，以权利要求1-4任一项所述的氮化碳纳米花电极修饰材料修饰的玻璃碳电极为电极。

7.根据权利要求6所述的电化学发光传感器，其特征在于，所述电极上氮化碳纳米花材料的负载量为0.0375mg/0.07065cm2。

8.根据权利要求6所述的电化学发光传感器，其特征在于，所述电化学发光传感器的缓冲溶液为ph＝8的磷酸盐，共反应剂为浓度为1.0mmol/l的k2s2o8，扫描速率为0.10v/s。

9.权利要求6-8任一项所述的电化学发光传感器在食品褪黑素检测中的应用。

10.根据权利要求9所述的电化学发光传感器在食品褪黑素检测中的应用，其特征在于，检测过程在n2饱和条件下进行，所述褪黑素的最低检测限为6.16×10-13mol/l。

技术总结
本发明提出了一种氮化碳纳米花电极修饰材料及其制备方法与在食品褪黑素检测中的应用，属于电化学检测技术领域。本发明的氮化碳纳米花电极修饰材料包含氮化碳纳米花材料，所述氮化碳纳米花材料为将块状g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;剥离成片状纳米花状得到的，并进一步以氮化碳纳米花材料为电极改性剂制备得到的CNNFs电化学发光传感器，用于食品褪黑素检测中。本发明的CNNFs电化学发光传感器可以灵敏地检测食品和片剂中的褪黑素含量，具有良好的灵敏度、稳定性和特异性，在检测食品基质中褪黑素含量方面具有很大的潜力。

技术研发人员：田霜霜,黄德乾,陈立强,盛良全,张宏
受保护的技术使用者：阜阳师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6