本发明涉及电化学分析测试技术领域，更具体地，涉及一种利用氨基酸辅助合成纳米银，特别是涉及一种动电位扫描法沉积的氨基酸络合纳米银构成过氧化氢传感器的电极，并将其用于过氧化氢浓度检测。
技术背景
双氧水又称过氧化氢是一种常用的工业原料，也是生物体内的一种重要的化学物质，过氧化氢检测在环境、食品、化工行业等领域具有重要的意义。目前，过氧化氢测方法包括滴定法、光谱法、荧光法、化学发光法、色谱法及电化学法等。其中电化学法中，基于无酶电化学传感器的过氧化氢检测引起了广泛地研究兴趣。对于大多数无酶电化学传感器而言，它们优异的电子传递性质和高效的选择性取决于选择合适的电催化剂和基体材料
众多的电催化剂候选材料中，银(ag)的导电性是最好的，而且价格也相对便宜。银纳米结构的合成方法有很多，大多需要使用有机溶剂、还原剂和添加剂等。随着绿色化学概念深入人心，银纳米结构的绿色合成技术越来越被人们所重视。氨基酸被认为对人体健康和环境是安全的、友好的、可持续的。氨基酸分子，如酪氨酸、色氨酸等，通过氨基酸分子内的-nh2和-cooh基团与银胶质相互作用，氨基酸分子能够包裹纳米银构成修饰层，形成一个稳定的网络框架，使其具备稳定的催化性能。同时氨基酸具备一定的还原性和保护作用，当氨基酸络合银纳米颗粒后，能够保护银在空气中不被氧化，使其稳定存在而保持高的电催化活性。因此氨基酸络合纳米银所构建的传感器对过氧化氢检测具有更高灵敏度、选择性和低检测限。
技术实现要素：
为了制备一种响应时间短、检测限低、灵敏度高、线性范围宽、重现性好、稳定性好、成本低的过氧化氢无酶电化学传感器，本发明提出了一种利用氨基酸的还原和保护作用，辅助合成纳米银修饰电极，并将其用于对过氧化氢的无酶电化学分析检测。
本发明的技术方案是：
1、一种氨基酸络合纳米银修饰电极，其特征在于所述电极按以下方法制备：以光亮钛片、二氧化钛膜或氮化钛膜作为基体电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl为参比电极，在含有硝酸钾浓度10～500mm、硝酸银浓度0.1～5mm、氨基酸浓度1～10mm(优选0.5～2.0mm)的沉积液中，搅拌下采用动电位扫描法于控制电位-0.8v～1.6v，温度20～50℃、扫描速率10～200mv·s-1，动电位扫描1～20周，获得氨基酸络合纳米银修饰电极。
本发明中可用作基体电极的材料除了氮化钛膜以外可以是碳材料，如玻碳、碳纸、碳毡等；也可以是导电玻璃或者是金属铜等；还可以是经一定工艺处理的钛片、钛基二氧化钛膜、钛基氮化钛膜等。本发明优选的是一种在钛片上原位生长的氮化钛膜。
所述的优选的氮化钛膜可作为基体电极，是通过二步法制作的，这种二步法包括：在钛片表面进行阳极氧化制成二氧化钛膜和后续在氨气气氛中的高温氮化还原。其具体步骤如下：
(1)钛片的表面处理：选取的高纯钛片的要求：纯度大于99.5％；厚度选取0.1mm～3.0mm；经裁剪、10mpa冷压后，对工作面进行表面处理(化学抛光处理)。所述的化学抛光处理：以丙酮为除油液，将钛片进行超声清洗5～15min，取出后用流水洗净，于20～30℃下进行化学抛光0.5～1min，所述抛光液为脲∶氟化铵∶双氧水(质量浓度30％)∶浓硝酸(质量浓度68％)＝1∶15∶40∶40(质量比)的混合液，抛光后分别用无水乙醇，丙酮和去离子水超声清洗15min，得到光亮、洁净的钛片。
(2)采用阳极氧化法制作钛基二氧化钛膜，所述的阳极氧化方法包括：首先选取高纯钛片作为基体，对钛片进行表面处理，然后以表面处理后的钛片作为阳极，大面积pt片作为阴极，在0.5～2m的稀硫酸溶液中，控制温度为20～40℃，初始电流密度设置为100～500a·m-1，直流电压范围10～50v，电解氧化时间为0.5～3h小时，获得钛基二氧化钛膜。
(3)采用高温氮化还原制作氮化钛膜，所述高温氮化包括：首先，将步骤(2)所得的二氧化钛膜放置在管式炉中，在纯n2保护下，将管式炉的温度由室温升至400～500℃，升温速率为2～20℃/min，当炉膛温度达到400～500℃时，恒温保护0.5～2小时。然后，将管式炉中的气体切换为高纯氨气，纯度99.99％以上，将管式炉的温度升至800～1100℃，升温速率为1～10℃/min，恒温氮化1～5h，随炉冷却至室温，取出，即可得到氮化钛膜基体。
进一步，本发明所述的氨基酸的特征为非脂肪族氨基酸，合适的是芳香族氨基酸、杂环族氨基酸和杂环亚氨基酸，且氨基酸中的支链特征表现为疏水性，氨基解离常数大于9.21，羧基解离常数大于2.20，优选的氨基酸为苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸和脯氨酸。
进一步，所述的动电位扫描法沉积氨基酸络合的纳米银，实验前用纯氮气鼓泡15min，以除去沉积液中的溶解氧，且电极修饰过程需在纯氮气保护下进行。
2、本发明还提供所述的氨基酸络合纳米银修饰电极作为无酶电化学传感器电极用于过氧化氢浓度的检测中的应用。所述制备的氨基酸络合纳米银修饰电极可直接作为传感器电极用于过氧化氢浓度的检测。检测方法如下：
(1)配制一定浓度的磷酸盐缓冲溶液(pbs)为检测底液，pbs的浓度为0.01～0.2m，使用kh2po4和koh溶液调节ph值为2.0～8.0。
(2)以所述氨基酸络合纳米银修饰电极为无酶过氧化氢传感器的工作电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl为参比电极，组成三电极系统，并以恒定速率搅拌pbs溶液，搅拌速率为500～2000转/分。
(3)在氨基酸络合纳米银工作电极上施加一恒定的阴极电位-0.1～-0.6v，记录下电流-时间曲线，当背景电流达到稳定后，用微量进样器加新鲜配置的标准浓度过氧化氢溶液样品，并记录电流响应；在不同标准浓度过氧化氢溶液浓度下测得修饰电极的电流响应值，并在1.0×10-7m～1.0×10-2m的浓度范围内，得到电流与过氧化氢的线性关系曲线：
i＝a×ch2o2+b(1)
在式(1)中，i为电流响应值，μa；ch2o2为过氧化氢的浓度，mm；a为曲线的斜率，表示单位面积时该传感器电极的灵敏度，μa·(mm·cm2)-1；b为曲线的截距，表示该传感器电极在空白溶液中的背景电流，μa。利用该线型关系曲线，通过测量过氧化氢溶液试样的电流响应值，计算得到过氧化氢溶液试样的浓度值。本发明的有益效果主要体现在：
1、本发明提出了一种利用氨基酸辅助合成纳米银修饰电极，其特征在于所用的氨基酸对银离子具有还原作用，结合动电位扫描方法，可以在基体电极上直接沉积纳米银颗粒，同时在氨基酸的络合作用下，可保护纳米银不被氧化，仍然保持纳米银单质的特性。因此，一方面氨基酸是一种安全、可靠的绿色试剂，另一方面可通过简单步骤即可获得受到保护的单质银纳米颗粒，所以该方法是一种简便、快速、环境友好的纳米银传感器电极制备方法。
2、本发明的基体电极选用钛基氮化钛膜，氮化钛自身的化学稳定性好，导电性好，同时对过氧化氢具有一定的催化作用，结合纳米银单质，获得协同催化作用，进一步提高了该修饰电极的催化活性，制备的氨基酸络合纳米银/氮化钛的无酶过氧化氢传感器直接用于过氧化氢的快速电化学测定，检测效率高、准确度高、响应时间短、检测限低、灵敏度高、线性范围宽、稳定性好、成本低。
3、本发明的检测方法，抗干扰性能好，在相同测试条件下，常见的干扰物如抗坏血酸、尿酸、葡萄糖、乳糖、甘氨酸等均不产生明显的电流响应。该无酶传感器电极稳定性好，4℃下保存半个月后，电流响应可保持在90％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
实施例1：
以玻碳电极(gc)为基体电极，通过动电位扫描法制备l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/gc)，并用于过氧化氢的电分析测定。
玻碳电极的表面处理方法：依次用1.0、0.3和0.05μm的al2o3粉抛光进行抛光，每次抛光后用去流水洗净，然后分别在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声15min，最后用去离子水冲洗干净后，晾干。
以经表面处理后的玻碳电极为工作电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl为参比电极，在含有50mmkno3，1.0mmagno3和2mml-酪氨酸的混合溶液中，温度控制在25℃，采用动电位扫描法，在-0.8v～1.6v电位范围内，以150mv·s-1的速率扫描10周，制得l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/gc)修饰电极。经xps分析，该修饰电极在常温常压的空气中保存10天后，表面的纳米银仍然保持稳定；而在没有l-酪氨酸存在时，制备的修饰电极表面主相为氧化银(ago)。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.1m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0；检测电位为-0.3v，在浓度1.0×10-5m～3.257×10-3m的范围内，达到稳态电流的时间小于2秒，随着过氧化氢浓度增加，电流响应逐渐增大，且电流响应值与过氧化氢浓度呈良好的线性关系。计算可得本实施例中的tyr-agnps/gc修饰电极灵敏度达a为71.8μa·(mm·cm2)-1，b为0.5265μa，检测极限为1.75μm。
实施例2
基体电极gc表面处理方法和纳米银沉积方法同实施例1，在本实施中，纳米银沉积液组成为50mmkno3和1.0mmagno3的混合液，即当无l-酪氨酸时，获得agnps/gc。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.1m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0，检测电位为-0.3v，在浓度2.0×10-5m～2.365×10-3m的范围内，计算可得本实施例中的agnps/gc修饰电极灵敏度a为10.03μa·(mm·cm2)-1，b为0.4155μa，检测极限为2.35μm。
实施例3
基体电极gc表面处理方法和纳米银沉积方法同实施例1，在本实施中，纳米银沉积液组成为50mmkno3、5.0mmagno3和0.5mml-酪氨酸混合液，获得tyr-agnps/gc。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0，检测电位为-0.3v，在浓度5×10-6m～4.356×10-3m的范围内，计算可得本实施例中的tyr-agnps/gc修饰电极灵敏度a为116.88μa·(mm·cm2)-1，b为1.9698μa，检测极限为2.17μm。
实施例4
基体电极gc表面处理方法和纳米银沉积方法同实施例1(扫描圈数设为20周)，在本实施中，纳米银沉积液组成为50mmkno3、0.5mmagno3和2mml-酪氨酸混合液，获得tyr-agnps/gc。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0，检测电位为-0.3v，在浓度2.0×10-5m～4.193×10-3m的范围内，计算可得本实施例中的tyr-agnps/gc修饰电极灵敏度a为7.18μa·(mm·cm2)-1，b为0.2102μa，检测极限为6.32μm。
实施例5
以高纯钛片为基体电极，通过动电位扫描法制备l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/ti)，并用于过氧化氢的电分析测定。
基体钛片的表面处理方法：钛片的纯度为99.6％，厚度选取0.2mm，经裁剪、10mpa冷压后，对工作面进行化学抛光处理。所述的表面处理工艺：以丙酮为除油液，将钛片进行超声清洗10min，取出后用流水洗净，于20℃下进行化学抛光1min，所述抛光液为脲∶氟化铵∶双氧水(质量浓度30％)∶浓硝酸(质量浓度68％)＝1∶15∶40∶40(质量比)的混合液，抛光后分别用无水乙醇，丙酮和去离子水超声清洗15min，得到光亮、洁净的钛片。
以抛光的钛片为工作电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl为参比电极，在含有50mmkno3，1.0mmagno3和2mml-酪氨酸的混合溶液中，温度控制在25℃，采用动电位扫描法，在-0.8v～1.6v电位范围内，以150mv·s-1的速率扫描10周，制得l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/ti)修饰电极。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0；检测电位为-0.3v，在浓度5.0×10-6m～0.578×10-3m的范围内，达到稳态电流的时间小于2秒，随着过氧化氢浓度增加，电流响应逐渐增大，且电流响应值与过氧化氢浓度呈良好的线性关系。计算可得本实施例中的tyr-agnps/ti修饰电极灵敏度a为20.1μa·(mm·cm2)-1，b为0.0072μa，检测极限为2.97μm。
实施例6
以二氧化钛膜为基体电极，通过动电位扫描法制备l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/tio2)，并用于过氧化氢的电分析测定。
采用阳极氧化法制作钛基二氧化钛膜的工艺：首先，选取高纯钛片作为基体，表面处理工艺同实施例5。然后，以抛光的钛片作为阳极，大面积pt片作为阴极，在1.0m的稀硫酸溶液中，控制温度为20℃，初始电流密度设置为100a·m-1，直流电压范围30v，电解氧化时间为2h，获得钛基二氧化钛膜。
以钛基二氧化钛膜为工作电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl为参比电极，在含有50mmkno3，1.0mmagno3和2mml-酪氨酸的混合溶液中，温度控制在25℃，采用动电位扫描法，在-0.8v～1.6v电位范围内，以150mv·s-1的速率扫描10周，制得l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/tio2)修饰电极。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0；检测电位为-0.4v，在浓度2.0×10-6m～0.218×10-3m的范围内，达到稳态电流的时间小于2秒，随着过氧化氢浓度增加，电流响应逐渐增大，且电流响应值与过氧化氢浓度呈良好的线性关系。计算可得本实施例中的tyr-agnps/tio2修饰电极灵敏度a为35.9μa·(mm·cm2)-1，b为0.1116μa，检测极限为1.36μm。
实施例7
以氮化钛膜为基体电极，通过动电位扫描法制备l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/tin)，并用于过氧化氢的电分析测定。
采用高温氮化还原制作氮化钛膜，所述高温氮化包括：首先，将所述的二氧化钛膜(制作方法同实施例6)放置在管式炉中，在纯n2保护下，将管式炉的温度由室温升至450℃，升温速率为5℃/min，当炉膛温度达到450℃时，恒温保护1h。然后，将管式炉中的气体切换为高纯氨气，纯度为99.99％，将管式炉的温度升至900℃，升温速率为2℃/min，恒温氮化2h，随炉冷却至室温，取出，即可得到氮化钛膜基体。
以钛基氮化钛膜为工作电极，铂电极为辅助电极，ag/agcl为参比电极，在含有50.0mmkno3，1.0mmagno3和2.0mml-酪氨酸的混合溶液中，温度控制在25℃，采用动电位扫描法，在-0.8v～1.6v电位范围内，以150mv·s-1的速率扫描10周，制得l-酪氨酸络合的纳米银修饰电极(tyr-agnps/tin)修饰电极。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0；检测电位为-0.4v，在浓度2.5×10-7m～4.11×10-4m的范围内，达到稳态电流的时间小于2秒，随着过氧化氢浓度增加，电流响应逐渐增大，且电流响应值与过氧化氢浓度呈良好的线性关系。计算可得本实施例中的tyr-agnps/tin修饰电极灵敏度a为86.75μa·(mm·cm2)-1，b为0.6741μa，检测极限为0.15μm。
实施例8
基体电极氮化钛制作方法和纳米银沉积方法同实施例7，在本实施中，纳米银沉积液组成为50mmkno3和1.0mmagno3的缓和液，即当无l-酪氨酸时，获得agnps/tin。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0，检测电位为-0.4v，在浓度1.0×10-6m～4.56×10-4m的范围内，计算可得本实施例中的agnps/tin修饰电极灵敏度a为13.7μa·(mm·cm2)-1，b为0.0855μa，检测极限为0.83μm。
实施例9
基体电极氮化钛制作方法和纳米银沉积方法同实施例7，在本实施中，纳米银沉积液组成为50mmkno3，1.0mmagno3和l-脯氨酸的缓和液，即当更换氨基酸时，获得pro-agnps/tin。将该修饰电极用于过氧化氢的检测，检测底液为0.02m的pbs缓冲溶液，ph值为7.0，检测电位为-0.4v，在浓度2.0×10-6m～6.403×10-3m的范围内，计算可得本实施例中的agnps/tin修饰电极灵敏度a为12.79μa·(mm·cm2)-1，b为0.0.3524μa，检测极限为1.31μm。
本说明书实施例所述的内容仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。