一种花状金－银纳米复合物电化学传感器及其制备方法与应用与流程

本发明涉及材料科学领域和分析化学领域，具体为一种花状金－银纳米复合物茶碱电化学传感器及其制备方法与应用。

背景技术：

茶碱是一种甲基黄嘌呤衍生物，普遍存在于自然界中，如茶叶、咖啡、可可豆等。由于其具有松弛支气管肌肉，调节胃酸分泌和刺激中枢神经系统等作用，茶碱已被广泛用于治疗临床哮喘、慢性支气管炎等疾病。然而，血清中茶碱的有效浓度为5～20 mg/L。当茶碱的浓度高于20 mg/L时，会对人体产生许多不良的副作用，危害人类健康，如引起心律失常、发热、脱水、失眠、厌食、昏迷和心跳过速，严重时甚至导致呼吸和心脏骤停。因此发展快速、简单、准确、灵敏的分析方法用于茶碱的测定具有十分重要的意义。

现有技术中，检测茶碱的分析方法主要有分光光度法、拉曼分光光度法、离子淌度谱法、高效液相色谱法、气相色谱质谱联用法、毛细管电泳法和免疫分析法等。尽管这些方法测定茶碱的灵敏度较高，但是比较费时费力，操作繁琐，并且需要复杂昂贵的仪器和专职人员进行操作。因此开发低成本、操作简单、灵敏高的分析方法用于茶碱的测定显得尤为重要。电化学传感技术具有仪器简单价廉、测定快速准确、方法灵敏、准确度高、选择性和重现性较好、稳定性和抗干扰能力强、样品不需经过预处理可直接测定等优点，具有广阔的应用前景。因此，开发简单、快速、高灵敏的电化学方法用于灵敏检测茶碱是十分必要的。

金、银纳米材料具有独特的性质，如依赖于大小和形状的光学和电学性质，较高的比表面积，良好的导电能力等。纳米材料表面还可以修饰一些生物配体，通过共价或非共价作用力，形成生物分子－纳米材料复合物。由于其具有良好的光学和电学性能以及较好的生物相容性，使它在生物电化学、生物检测、生物诊断以及生物传感器等领域具有广阔的应用前景。

因此，制备花状金－银纳米复合物，将其用于构建新型电化学传感器，用于茶碱的简单、快速、高灵敏检测，在药品监测和临床诊断等领域具有潜在的应用价值。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种使用花状金－银纳米复合物为电极敏感物质的电化学传感器，及其能检测茶碱的高灵敏的全固态电化学传感器的制备方法与应用。

本发明的目的是这样实现的：

一种花状金－银纳米复合物电化学传感器，包括玻碳电极及其表面涂有的敏感膜，玻碳电极基底表面涂有花状金－银纳米复合物敏感膜。

所述的花状金－银纳米复合物敏感膜的制备方法为：称取5～50 mg 的花状金－银纳米复合物固体超声均匀分散在50 mL的二次蒸馏水中。

所述的花状金－银纳米复合物的制备方法为：将3.6～7.2 mL 5% 氯金酸加入到20～25 mL二次蒸馏水中，再加入2.7 mL银纳米颗粒，再加入7.2 mL 0.01 mol/L左旋多巴胺，室温下搅拌反应10分钟，收集的反应产物离心，先用甲酸洗涤，然后用氨水洗涤，再用二次蒸馏水洗涤2次，在真空下于60 ℃干燥24 h，制得花状金－银纳米复合物。

所述的花状金－银纳米复合物电化学传感器其制备方法，包括以下步骤：

（1）玻碳电极预处理；

（2）将花状金－银纳米复合物溶入二次蒸馏水中经超声分散得到浓度为0.1～1 mg/mL的均匀分散液；

（3）将步骤（2）中得到的分散均匀的花状金－银纳米复合物滴涂到步骤（1）预处理过的玻碳电极表面，氮气流干燥得到花状金－银纳米复合物修饰玻碳电极。

步骤（1）中玻碳电极预处理过程为：用抛光粉对玻碳电极进行打磨，然后在无水乙醇和二次蒸馏水中进行超声清洗。

步骤（2）中花状金－银纳米复合物分散液的浓度为0.1～1 mg/mL，滴涂到玻碳电极表面的花状金－银纳米复合物分散液的体积为5～10微升。

传感器可用于茶碱的灵敏检测，测定介质为硫酸溶液pH 1.0；采用循环伏安法CV，其测定参数为：电位扫描范围：0.6～1.6 V，扫描速率：100 mV/s。

积极有益效果：

（1）制备材料为全固态的，不含对人体有毒的、污染环境的无机纳米材料；

（2）采用花状金－银纳米复合物作为敏感材料，可以获得高灵敏度的敏感膜，可以显著提高传感器的灵敏度和检出限；

（3）采用滴涂法直接将花状金－银纳米复合物分散液涂覆于玻碳电极表面制得敏感膜，实验操作简单，重现性好；

（4）制备的传感器稳定性好、灵敏度高、选择性好、便于携带、成本较低。

附图说明

图1为花状金－银纳米复合物的扫描电镜图；

图2为不同修饰电极的电化学阻抗图；

图3为茶碱在不同修饰电极上的循环伏安图；

图中：a为裸玻碳电极的电化学阻抗图、b为花状金－银纳米复合物修饰的玻碳电极的电化学阻抗图、a1为茶碱在裸玻碳电极上的循环伏安图，b1为茶碱在花状金－银纳米复合物修饰的玻碳电极上的循环伏安图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步的说明：

一种花状金－银纳米复合物电化学传感器，包括玻碳电极及其表面涂有的敏感膜，玻碳电极基底表面涂有花状金－银纳米复合物敏感膜。

所述的花状金－银纳米复合物敏感膜的制备方法为：称取1～10 mg 的花状金－银纳米复合物固体超声均匀分散在10 mL的二次蒸馏水中。

所述的花状金－银纳米复合物的制备方法为：将3.6～7.2 mL 5% 氯金酸加入到20～25 mL二次蒸馏水中，再加入2.7 mL银纳米颗粒，再加入7.2 mL 0.01 mol/L左旋多巴胺，室温下搅拌反应10分钟。收集的反应产物离心，先用甲酸洗涤，然后用氨水洗涤，再用二次蒸馏水洗涤2次，在真空下于60 ℃干燥24 h，制得花状金－银纳米复合物。

所述的花状金－银纳米复合物电化学传感器其制备方法，包括以下步骤：

（1）玻碳电极预处理；

（2）将花状金－银纳米复合物溶入二次蒸馏水中经超声分散得到浓度为0.1～1 mg/mL的均匀分散液；

（3）将步骤（2）中得到的分散均匀的花状金－银纳米复合物滴涂到步骤（1）预处理过的玻碳电极表面，氮气流干燥得到花状金－银纳米复合物修饰玻碳电极。

步骤（1）中玻碳电极预处理过程为：用抛光粉对玻碳电极进行打磨，然后在无水乙醇和二次蒸馏水中进行超声清洗。

步骤（2）中花状金－银纳米复合物分散液的浓度为0.1～1 mg/mL，滴涂到玻碳电极表面的花状金－银纳米复合物分散液的体积为5～10微升。

传感器可用于茶碱的高灵敏检测，测定介质为硫酸溶液pH 1.0；采用循环伏安法CV，其测定参数为：电位扫描范围：0.6～1.6 V，扫描速率：100 mV/s。

实施例1

本发明花状金－银纳米复合物电化学传感器，包括玻碳电极及其表面涂有的敏感膜，玻碳电极基底表面涂有花状金－银纳米复合物敏感膜；

花状金－银纳米复合物敏感膜由10 mg的花状金－银纳米复合物固体超声均匀分散在50 mL的二次蒸馏水中得到；

花状金－银纳米复合物电化学传感器制备方法：将花状金－银纳米复合物溶入二次蒸馏水中经超声分散得到浓度为0.2 mg/mL的均匀分散液，玻碳电极预处理后，将10微升的花状金－银纳米复合物分散液滴涂到其表面，氮气流干燥得到花状金－银纳米复合物修饰玻碳电极。

实施例2

本发明花状金－银纳米复合物电化学传感器，包括玻碳电极及其表面涂有的敏感膜，玻碳电极基底表面涂有花状金－银纳米复合物敏感膜；

花状金－银纳米复合物敏感膜由25 mg的花状金－银纳米复合物固体超声均匀分散在50 mL的二次蒸馏水中得到；

花状金－银纳米复合物电化学传感器制备方法：将花状金－银纳米复合物溶入二次蒸馏水中经超声分散得到浓度为0.5 mg/mL的均匀分散液，玻碳电极预处理后，将8微升的花状金－银纳米复合物分散液滴涂到其表面，氮气流干燥得到花状金－银纳米复合物修饰玻碳电极。

实施例3

本发明花状金－银纳米复合物电化学传感器，包括玻碳电极及其表面涂有的敏感膜，玻碳电极基底表面涂有花状金－银纳米复合物敏感膜；

花状金－银纳米复合物敏感膜由50 mg的花状金－银纳米复合物固体超声均匀分散在50 mL的二次蒸馏水中得到；

花状金－银纳米复合物电化学传感器制备方法：将花状金－银纳米复合物溶入二次蒸馏水中经超声分散得到浓度为1.0 mg/mL的均匀分散液，玻碳电极预处理后，将5微升的花状金－银纳米复合物分散液滴涂到其表面，氮气流干燥得到花状金－银纳米复合物修饰玻碳电极。

实施例4

花状金－银纳米复合物的表征：图1为花状金－银纳米复合物的扫描电镜图，从图中可以看出，金－银纳米复合物呈现花状结构，说明了花状金－银纳米复合物的成功制备。

实施例5

花状金－银纳米复合物的电化学性能表征：图2为不同修饰电极的电化学阻抗图，a为裸玻碳电极的电化学阻抗图、b为花状金－银纳米复合物修饰的玻碳电极的电化学阻抗图。从图中可以看出，相对于裸玻电极，金－银纳米复合物修饰的玻碳电极导电性能得到提高，说明该电化学传感器的成功制备。

实施例6

如图3所示，本发明花状金－银纳米复合物电化学传感器用于灵敏检测茶碱，测定条件：测定介质为硫酸溶液pH 1.0；采用循环伏安法CV，其测定参数为：电位扫描范围：0.6～1.6 V，扫描速率：100 mV/s。

在图3中，a1为茶碱在裸玻碳电极上的循环伏安图，b1为茶碱在花状金－银纳米复合物修饰的玻碳电极上的循环伏安图。从图中可知，相对于裸玻电极，茶碱在花状金－银纳米复合物修饰的玻碳电极上的电化学响应得到了显著的提高，峰形最好，说明该修饰电极可用于茶碱的高灵敏检测。

本发明具有如下优点：（1）制备材料为全固态的，不含对人体有毒的、污染环境的无机纳米材料；（2）采用花状金－银纳米复合物作为敏感材料，可以获得高灵敏度的敏感膜，可以显著提高传感器的灵敏度和检出限；（3）采用滴涂法直接将花状金－银纳米复合物分散液涂覆于玻碳电极表面制得敏感膜，实验操作简单，重现性好；（4）制备的传感器稳定性好、灵敏度高、选择性好、便于携带、成本较低。

以上实施例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代和改进等，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围之内。