本发明属于电化学传感器技术领域，具体涉及一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料。
背景技术：
l-酪氨酸又称2-氨基-3-对羟基苯丙氨酸，是一种含有酚羟基的芳香族极性α-氨基酸，也是合成蛋白质分子的重要原料之一。在中枢神经系统中，l-酪氨酸是合成多巴胺、甲状腺激素和神经递质的重要前体物质。在日常生活中，l-酪氨酸多为重要的营养增补剂和食品添加剂。因此在生物化学、药物和临床分析等领域中确定l-酪氨酸的含量是至关重要的。基于l-酪氨酸在电极表面的电氧化反应，电化学技术已经被广泛用于检测这种活性氨基酸。然而在传统电极上，由于l-酪氨酸电活性低，氧化过电位高，常常表现出迟滞的伏安响应。因而需要对电极进行修饰，以提高l-酪氨酸电化学传感器的分析性能。
多金属氧酸盐是由前过渡金属元素通常为d0电子构型与氧原子连接而形成的多阴离子氧簇。其基本单元的结构形式主要是{mo6}八面体和{mo4}四面体两种。多金属氧酸盐（poms）具有良好的氧化还原可逆性，可以经历快速、多步的多电子迁移过程，而保持本身结构不变，是可以用于修饰电极的优异电活性材料。多金属氧酸盐种类繁多，近年来众多结构新颖的poms基化合物不断被设计合成，多酸基电化学传感器的构建研究具有很大的空间。
离子液体属于盐类的一种，主要由有机阳离子与无机或有机阴离子构成，其在室温或接近室温的环境下通常表现为液体状态。离子液体属于环境友好型化学物质，对环境没有污染，适于广泛应用在社会生产的各个领域。离子液体在热稳定性和化学稳定性方面同样具有非常突出的表现，其在保持生物质分子的活性方面比一般有机溶剂具有更大优势，本发明使用1-丁基-3-甲基咪唑溴盐（bmimbr）作为功能化碳纳米管的离子液体，由于其化学稳定性良好且能够提高碳纳米管的电子传导能力，显著降低修饰电极的阻抗值。
碳纳米管（cnts）是一类通过自上而下的方法学合成的新颖且具有纳米结构的碳材料。由于碳纳米管所具有的独特的力学、电化学、电学以及场发射性能，使得它在纳米电子元器件、催化材料、导电和储能材料的制备中都具有重大的潜在应用价值。在纳米材料修饰电极领域，科研工作者们致力于利用碳材料高的比表面积和优异的导电性能，发展一系列基于纳米碳材料和其他活性物质的新型功能性复合材料。近年来，cnts在生物传感器领域有着极为广泛的应用。
技术实现要素：
本发明属于电化学传感器技术领域，目的是为了解决目前用于检测l-酪氨酸的电化学传感器制备过程复杂、线性范围窄且稳定性低等问题，提供一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料。
本发明所述的一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料，其特征在于一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料是由ito电极和ito电极外负载的磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管的复合膜构成，ito电极层向外依次为聚乙烯亚胺层（pei）、磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管层，其中磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管层为一个多层循环，循环次数为8，标记为pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8；
所述的修饰电极层数为8；
所述的磷钼钒杂多酸为dawson型的多金属氧酸盐p2mo16v2；
所述的离子液体bmimbr为1-丁基-3-甲基咪唑溴盐；
所述的碳纳米管的管径为15-30nm。
本发明的有益效果：
与传统的l-酪氨酸传感器相比，本发明所构建的基于磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管的l-酪氨酸电化学传感电极解决了目前医学和食品中l-酪氨酸检测中所存在的制备过程复杂、线性范围窄且稳定性低等问题。以本发明基于磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管的电化学传感电极为基础制备的l-酪氨酸电化学传感器的线性范围为1.80×10-7m~1.24×10-4m(m:mol/l)，检测限为1.0×10-7m，所制备的工作电极线性范围较宽，稳定性较好。此外，本发明所制备的工作电极还具有制备方法简单，易于操作且成本低的优点。
附图说明
图1为试验（一）得到的ito电极上pei/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8复合膜的表面形貌扫描电镜图；
图2为验证试验（二）中对l-酪氨酸催化氧化反应的循环伏安图；
图3为验证试验（三）中电化学传感器检测l-酪氨酸的电流-时间图；
图4为验证试验（三）中电化学传感器稳态电流与体系中l-酪氨酸的浓度的线性关系图；
图5为验证试验（四）中ito/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8工作电极经过一百个循环的循环伏安图；
图6为验证试验（四）中ito/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8工作电极在30天内催化氧化l-酪氨酸的电流变化柱状图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式为一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料是由ito电极和ito电极外负载的磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管复合膜构成，由ito电极层向外依次为聚乙烯亚胺层（pei）、磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管层，其中磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管层为一个多层循环，循环次数为8，标记为pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8。
具体实施方式二：一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料的制备方法按以下步骤进行：
一、p2mo16v2溶液的制备：
①用分析天平称取p2mo16v2杂多酸17mg~19mg，在搅拌速度为40r/min~60r/min的磁力搅拌条件下将dawson型的多金属氧酸盐p2mo16v2溶于6ml去离子水中，搅拌10min得到溶液a；
②将溶液a转移到10ml的西林瓶b中放置；
步骤一①中所述溶液a中p2mo16v2杂多酸的质量与去离子水的体积比为17~19∶6；
步骤一②中所述溶液a与西林瓶b的体积的比为3∶5；
二、bmimbr-cnts溶液的制备：
①在研钵中将0.2g的cnts和0.3g~0.5g的bmimbr直接混合，并研磨30min，得到均匀的糊状物a；
②在糊状物a中加入3ml~5ml（5wt.%）的pdda溶液，研磨30min，得到溶液b；
③将所制备的溶液b转移至10ml的西林瓶中，超声4小时，超声功率设置为40~80hz，获得分散均匀的带正电荷的bmimbr-cnts溶液；
步骤二①中所述糊状物a中碳纳米管的质量与bmimbr的质量比为1∶1.5~2.5；
步骤二②中所述溶液b中的糊状物a的质量与pdda的体积的比为0.5g~0.7g∶3ml~5ml；
步骤二③中所述bmimbr-cnts溶液与西林瓶的体积比为3~5∶10；
三、基于磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体bmimbr功能化的碳纳米管用于传感l-酪氨酸的电化学电极的制备方法：
①将ito电极浸入聚乙烯亚胺水溶液中，浸泡10~12h后取出，取出后用去离子水冲洗干净，然后用n2流吹干；
②将步骤①得到的电极分别浸泡于p2mo16v2溶液和bmimbr-cnts溶液，浸泡时间各为10min~15min，取出后用去离子水冲洗干净，然后用n2流吹干；
③重复②的操作2~10次得到磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管复合而成的电化学电极，记为pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]n修饰的ito电极；
步骤三①中所述的聚乙烯亚胺水溶液的浓度为8~10mm；
步骤三②中所述的p2mo16v2溶液的浓度为3mg/ml，bmimbr-cnts溶液的浓度为0.1g/ml；
步骤三③中所述的修饰层数n为2~10层；
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二不同的是：步骤一①中所述的
dawson型的多金属氧酸盐p2mo16v2的用量为18mg。其他步骤及参数与具体实施方式一至二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三不同的是：步骤一①中所述的磁力搅拌器的搅拌速度为50r/min，搅拌10min得到溶液a。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：步骤二①中所述的bmimbr离子液体的用量为0.4g，将离子液体与碳纳米管进行研磨，研磨30min得到均匀的糊状物a。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：步骤二②中所述的pdda（5wt.%）溶液用量为4ml，研磨30min得到溶液b。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同的是：步骤二③中所述的超声功率设置为80hz，超声4小时，获得分散均匀的带正电荷的bmimbr-cnts溶液。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同的是：步骤三①中所述的ito电极浸入聚乙烯亚胺水溶液中，浸泡12h后取出，取出后用去离子水冲洗干净，然后用n2流吹干。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八不同的是：步骤三①中所述的ito电极浸入聚乙烯亚胺水溶液的浓度为10mm。其他步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九不同的是：步骤三②中所述的将ito电极分别浸泡在p2mo16v2溶液和bmimbr-cnts溶液，浸泡时间各为15min，取出后用去离子水冲洗干净，然后用n2流吹干。其他步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十不同的是：步骤三②中所述的将ito电极浸泡在p2mo16v2溶液中，p2mo16v2溶液的浓度为3mg/ml。其他步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一不同的是：步骤三③中所述的将电极分别浸泡在p2mo16v2溶液和bmimbr-cnts溶液8次得到磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管复合而成的电化学电极，记为pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8修饰的ito电极。其他步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。
用以下试验来验证本发明的效果
试验一、一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料的制备方法按以下步骤进行：
p2mo16v2溶液的制备：
一、p2mo16v2溶液的制备：
①应用分析天平称取18mg的p2mo16v2杂多酸，在搅拌速度为50r/min的磁力搅拌条件下将dawson型的多金属氧酸盐p2mo16v2溶于6ml去离子水中，搅拌10min得到溶液a；
②然后将溶液a转移到10ml的西林瓶b中放置；
二、bmimbr-cnts溶液的制备：
①在研钵中将0.2g的cnts和0.4g的bmimbr直接混合，并研磨30min，得到均匀的糊状物a；
②然后在a中加入4ml（5wt.%）的pdda溶液，研磨30min，得到溶液b；
③将所制备的纳米复合材料b转移至10ml的西林瓶中，超声4小时，超声功率设置为80hz，获得分散均匀的带正电荷的bmimbr-cnts溶液；
三、基于磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管用于传感l-酪氨酸的电化学电极的制备方法：
①将ito电极浸入10mm的聚乙烯亚胺水溶液中，浸泡12h后取出，取出后用去离子水冲洗干净，然后用n2流吹干；
②将步骤①得到的电极分别浸泡于p2mo16v2溶液和bmimbr-cnts溶液中，浸泡时间各为15min，取出后用去离子水冲洗干净，然后用n2流吹干；
③重复②的操作8次得到磷钼钒杂多酸掺杂的离子液体功能化的碳纳米管复合而成的电化学电极，记为pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8修饰的ito电极；
对试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜修饰的ito电极进行形貌的表征：
（一）利用s-4300型扫描电子显微镜(sem)对试验一所得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8的复合膜进行形貌表征，得到如图1所示的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜的表面形貌扫描电镜图。
从图1可以看出，pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜均匀地修饰在ito电极表面，另外，可以看出交错纵横的碳纳米管蓬松覆盖在电极表面，基本形成了蓬松的三维网状结构，从而使电极表面具有更大的比表面积，获得更多的催化活性位点，提高了电极的电子传导能力。
（二）验证本申请试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜修饰的ito电极的催化性能
一、电化学传感器的制备
以本申请试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜修饰的ito电极作为工作电极，ag/agcl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，组成三电极体系即为电化学传感器。
二、以步骤一制备的电化学传感器用于电催化氧化l-酪氨酸
结论：得到如图2所示的电化学传感器在0.1mpbs(ph=6.8)缓冲溶液中催化l-酪氨酸的循环伏安图和如图2所示的响应电流与加入的l-酪氨酸浓度的关系图。其中1为加入l-酪氨酸浓度为0μm的循环伏安曲线，2为加入l-酪氨酸浓度为10μm的循环伏安曲线，3为加入l-酪氨酸浓度为20μm的循环伏安曲线，4为加入l-酪氨酸浓度为30μm的循环伏安曲线，5为加入l-酪氨酸浓度为40μm的循环伏安曲线，6为加入l-酪氨酸浓度为50μm的循环伏安曲线，从图2可以看出，在加入0~50μm的l-酪氨酸之后，对l-酪氨酸进行电催化氧化时，ito/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8对l-酪氨酸氧化反应的催化峰电位位于0.78v处，并且催化氧化峰电流随着加入的l-酪氨酸浓度变化呈现良好的线性关系，说明ito/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8对l-酪氨酸氧化反应具有很好的催化作用，并且可以传感l-酪氨酸。
（三）验证本申请试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜修饰的ito电极的传感性能
电化学传感器的制备：以本申请试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8修饰的ito电极作为工作电极，ag/agcl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，组成三电极体系即为电化学传感器。
采用测定电流-时间变化的电化学方法对该电化学传感器的检测范围和检测限进行研究，具体操作方法为：将0.78v设为测试电位，以40ml的0.1mpbs(ph=6.8)的磷酸溶液为缓冲体系，每隔30s向体系中滴加一次l-酪氨酸，在每次加入待测物质后记录电流的增长信号，响应信号在2s内达到稳定，连续测试1200s后得到一个稳定阶跃的安培响应图，并将待测物质在体系中的累积浓度标注出，得到图3，从该图可以看出响应信号在2s达到稳定。当l-酪氨酸加入时，电流就会出现阶跃，阶跃的幅度随着加入l-酪氨酸的浓度增大而增大。通过将响应电流与加入的l-酪氨酸浓度作图，得到如图4所示的电化学传感器稳态电流与体系中l-酪氨酸的浓度的线性关系图，由图可知，在1.80×10-7~1.24×10-4m范围内，响应电流i与l-酪氨酸浓度c有着良好的线性关系，线性回归方程i(μa)=3.67+1.28c(μm)，r2=0.998。通过此线性关系，当信噪比为3时，其检测限为1.0×10-7m。
（四）验证本申请试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8复合膜修饰的ito电极的稳定性
电化学传感器的制备：以本申请试验一得到的pei/[p2mo16v2/bmimbr-cnts]8修饰的ito电极作为工作电极，ag/agcl电极为参比电极，铂丝电极为对电极，组成三电极体系即为电化学传感器。
在-0.6~1.0v电势范围下，0.1mpbs(ph=6.8)的缓冲溶液中，以100mv·s-1的扫速对修饰电极ito/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8循环扫描100圈结果如图5所示，发现伏安曲线的形状和响应电流均没有发生明显变化，说明当进行连续的循环伏安测试之后，负载在电极表面的pei/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8纳米复合膜未从玻碳电极上脱落，其操作稳定性良好。
然后，将制备好的ito/(p2mo16v2/bmimbr-cnts)8电极在常温下干燥避光储存，并且每间隔五天测量一次该电极对于0.05mm的l-酪氨酸的电流响应，记录每次测量后电流响应的变化。如图6所示，在5，10，15，20，25和30天后，传感器保持其初始电流响应的99.0％，96.1％，94.5％，92.3％，88%和86.7%，这证明所制备的l-酪氨酸传感器具有相对较长的储存稳定性（寿命）。
综上所述，一种用于传感l-酪氨酸的多酸基复合膜电极材料已被成功制备，以此工作电极为基础所构建的用于传感l-酪氨酸的电化学传感器制备方法简单、线性检测范围宽且电极稳定性良好。