一种n掺杂石墨烯生物传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种N掺杂石墨烯生物传感器。
【背景技术】
[0002]生物传感器是利用生物物质(如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜、微生物、细胞等)作为识别元件，将生化反应转变成定量的物理、化学信号，从而能够进行生命物质和化学物质检测和监控的装置，它具有成本低、操作简单、灵敏度高、选择性好、响应速度快、可用于实时和现场分析等优点。在生物、医学、化学、食品、工业生产、环境监测及国家安全等学科和领域有着重要的应用价值。
[0003]目前，科学家们已经对石墨烯在纳米电子器件、低温超导材料、超级电容器、显微滤网和传感器等方面的应用进行了广泛而深入的研究。在石墨烯的众多应用研究中，将其应用于生物传感器的搭建，是近几年才刚刚兴起的热点方向。目前现有的石墨烯生物传感器存在导电性差，分析性能不理想的缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种N掺杂石墨烯生物传感器，其稳定好，灵敏度高。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案:
一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极。
[0006]优选地，所述反应试剂层包括石墨烯、乙酰胆碱酯酶和N-甲基吡咯烷酮。
[0007]优选地，所述对电极为饱和甘汞电极。
[0008]优选地，所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极按照以下工艺进行制备:
51、按重量份在100-200份质量分数为40-50%的氧化石墨烯溶液中加入120-150份Tris试剂并搅拌均匀，调节pH值为7-8后加入20-50份多巴胺，搅拌反应10_20h，反应结束后以8000-10000r/min的转速离心10_15min，用去离子水洗涤后进行真空干燥，然后在氩气保护下进行热处理得到N掺杂石墨烯，其中，热处理的温度为900-1000°C，热处理的时间为 0.5-1.5h ；
52、将N掺杂石墨稀超声分散于去离子水中形成浓度为0.001-0.01mg/mL的溶液，加入2,5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯，调节2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯的浓度为0.2-0.8mol/L，浸入铂电极，然后在-0.9?-1.2V的电位下电沉积50_100s，用去离子水洗涤，室温干燥得到所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极。
[0009]优选地，在SI中，热处理的温度为950-980°C，热处理的时间为1_1.3h。
[0010]本发明所述N掺杂石墨烯生物传感器中，选择了 N掺杂石墨修饰的铂电极为工作电极，N掺杂石墨烯中因表面覆盖有多巴胺，避免了石墨烯的团聚，使得到的石墨烯具有大的比表面积和介孔结构，将其沉积在工作电极表面，分布均勾，密度可控，将其用作工作电极得到的生物传感器稳定性好，检测的灵敏度高。
【具体实施方式】
[0011]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0012]实施例1
一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极；其中，所述反应试剂层包括石墨烯、乙酰胆碱酯酶和N-甲基吡咯烷酮；所述对电极为饱和甘汞电极；所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极按照以下工艺进行制备:
51、按重量份在100份质量分数为50%的氧化石墨烯溶液中加入120份Tris试剂并搅拌均匀，调节pH值为8后加入20份多巴胺，搅拌反应20h，反应结束后以8000r/min的转速离心15min，用去离子水洗涤后进行真空干燥，然后在氩气保护下进行热处理得到N掺杂石墨烯，其中，热处理的温度为900°C，热处理的时间为1.5h ；
52、将N掺杂石墨稀超声分散于去离子水中形成浓度为0.001mg/mL的溶液，加入2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯，调节2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯的浓度为0.8mol/L，浸入铂电极，然后在-0.9V的电位下电沉积100s，用去离子水洗涤，室温干燥得到所述N掺杂石墨稀修饰的铀电极。
[0013]实施例2
一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极；其中，所述反应试剂层包括石墨烯、乙酰胆碱酯酶和N-甲基吡咯烷酮；所述对电极为饱和甘汞电极；所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极按照以下工艺进行制备:
51、按重量份在200份质量分数为40%的氧化石墨烯溶液中加入150份Tris试剂并搅拌均匀，调节pH值为7后加入50份多巴胺，搅拌反应10h，反应结束后以10000r/min的转速离心lOmin，用去离子水洗涤后进行真空干燥，然后在氩气保护下进行热处理得到N掺杂石墨烯，其中，热处理的温度为1000°C，热处理的时间为0.5h ;
52、将N掺杂石墨稀超声分散于去离子水中形成浓度为0.01mg/mL的溶液，加入2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯，调节2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯的浓度为0.2mol/L，浸入铂电极，然后在-1.2V的电位下电沉积50s，用去离子水洗涤，室温干燥得到所述N掺杂石墨稀修饰的铀电极。
[0014]实施例3
一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极；其中，所述反应试剂层包括石墨烯、乙酰胆碱酯酶和N-甲基吡咯烷酮；所述对电极为饱和甘汞电极；所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极按照以下工艺进行制备:
51、按重量份在150份质量分数为46%的氧化石墨烯溶液中加入130份Tris试剂并搅拌均匀，调节PH值为8后加入40份多巴胺，搅拌反应16h，反应结束后以9000r/min的转速离心12min，用去离子水洗涤后进行真空干燥，然后在氩气保护下进行热处理得到N掺杂石墨烯，其中，热处理的温度为950°C，热处理的时间为Ih ；
52、将N掺杂石墨稀超声分散于去离子水中形成浓度为0.005mg/mL的溶液，加入2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯，调节2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯的浓度为0.5mol/L，浸入铂电极，然后在-1V的电位下电沉积70s，用去离子水洗涤，室温干燥得到所述N掺杂石墨稀修饰的铀电极。
[0015]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种N掺杂石墨烯生物传感器，其特征在于，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨稀修饰的铀电极。2.根据权利要求1所述N掺杂石墨烯生物传感器，其特征在于，所述反应试剂层包括石墨烯、乙酰胆碱酯酶和N-甲基吡咯烷酮。3.根据权利要求1所述N掺杂石墨烯生物传感器，其特征在于，所述对电极为饱和甘汞电极。4.根据权利要求1所述N掺杂石墨烯生物传感器，其特征在于，所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极按照以下工艺进行制备: 51、按重量份在100-200份质量分数为40-50%的氧化石墨烯溶液中加入120-150份Tris试剂并搅拌均匀，调节pH值为7-8后加入20-50份多巴胺，搅拌反应10_20h，反应结束后以8000-10000r/min的转速离心10_15min，用去离子水洗涤后进行真空干燥，然后在氩气保护下进行热处理得到N掺杂石墨烯，其中，热处理的温度为900-1000°C，热处理的时间为 0.5-1.5h ； 52、将N掺杂石墨稀超声分散于去离子水中形成浓度为0.001-0.01mg/mL的溶液，加入2,5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯，调节2，5- 二(2-噻吩)-1-对苯甲酸吡咯的浓度为0.2-0.8mol/L，浸入铂电极，然后在-0.9?-1.2V的电位下电沉积50_100s，用去离子水洗涤，室温干燥得到所述N掺杂石墨烯修饰的铂电极。5.根据权利要求4所述N掺杂石墨烯生物传感器，其特征在于，在SI中，热处理的温度为950-980°C，热处理的时间为1-1.3h。
【专利摘要】本发明公开了一种N掺杂石墨烯生物传感器，包括带有三电极系统的绝缘性底板、绝缘层、三电极系统周围形成的反应腔体、反应腔体内设有的反应试剂层以及反应腔体上覆盖的覆盖层；所述三电极系统由参比电极、工作电极和对电极组成，所述工作电极为N掺杂石墨烯修饰的铂电极。本发明提出的N掺杂石墨烯生物传感器，其稳定好，灵敏度高。
【IPC分类】G01N27/327
【公开号】CN105136890
【申请号】CN201510660527
【发明人】田野, 张晓 , 彭伟
【申请人】田野
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月15日