基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器及其制備方法以及應用技術

本發明專利技術公開了一種基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器及其制備方法以及應用，該電化學傳感器包括基體電極和位于基體電極的底表面的修飾層，其中，修飾層含有酸液處理后的pCNCs(磷摻雜碳納米籠)。通過該方法制得的電化學傳感器能夠實現對DA(多巴胺)和UA(尿酸)同時進行檢測，并且具有由于的抗干擾能力、靈敏度和性能穩定的特性；此外，該制備方法工序簡單、成本低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電化學傳感器，具體地，涉及基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器及其制備方法以及應用。
技術介紹
多巴胺(DA)是哺乳動物中樞神經系統內重要的神經傳遞物質，在機體內的濃度影響多種生理過程，其含量的改變可導致一些重要疾病如精神分裂癥、帕金森氏癥；尿酸(UA)是人體內嘌呤核苷酸分解代謝過程中的最終產物，體液中尿酸的含量變化可以充分反映出人體新陳代謝、免疫等機能的狀況，同時也可間接反映出與嘌呤代謝的有關疾病如痛風、基因完全缺損癥、高尿酸血等；所以它們濃度的測定具有重要的意義。目前，檢測多巴胺和尿酸的方法主要有熒光光度法、氣相色譜法、流動注射化學發光法、液相色譜法、電化學法等。但這些方法操作較為繁瑣，儀器較為昂貴。另外，近年來，隨著納米材料科學和微電子技術的快速發展，新原理、新技術、新材料和新工藝的廣泛采用，電化學傳感器也得到了快速發展。具有特殊性能和優點的電化學傳感器不斷涌現并進入實際應用。而電化學傳感器由于具有快速、靈敏、簡便等優點，而且選擇性好、易于制作，因此研制用于快速測定多巴胺和尿酸的電化學傳感器就變得十分重要。但是，目前電化學方法檢測多巴胺尿酸使用的工作電極大多為修飾電極，電極材料通常經過復雜的處理和再修飾，過程繁瑣耗時且耗財。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器及其制備方法以及應用，通過該方法制得的電化學傳感器能夠實現對DA和UA同時進行檢測，并且具有由于的抗干擾能力、靈敏度和性能穩定的特性；此外，該制備方法工序簡單、成本低。為了實現上述目的，本專利技術提供了一種基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器，該電化學傳感器包括基體電極和位于基體電極的底表面的修飾層，其中，修飾層含有酸液處理后的pCNCs(磷摻雜碳納米籠)。本專利技術還提供了上述的電化學傳感器的制備方法，其中，該制備方法包括：1)將pCNCs置于酸液中進行預處理；2)將預處理后的pCNCs分散于有機溶劑中以制得pCNCs溶液；3)將pCNCs溶液分散于基體電極的底表面、去除有機溶劑以制得電化學傳感器。本專利技術還提供了上述的電化學傳感器在電化學檢測DA和/或UA中的應用。空心碳納米籠通常是作為碳納米管的副產物而產生的，這種新型碳基納米材料是由多層石墨片形成的一種空殼狀納米碳材料，孔徑分布在2～100nm之間，表面結構類似于多孔碳，擁有很大的比表面積。本專利技術首先通過將磷摻雜的碳納米籠(由多層石墨片形成的一種空殼籠狀，孔徑分布在2-100nm之間，表面結構類似于多孔碳，但有部分碳元素被磷元素所代替)于酸中進行預處理，然后將預處理后的pCNCs修飾基體電極進而得到了表面富含預處理后的pCNCs的電化學傳感器，該電化學傳感器對于對DA和UA能夠同時檢測，并且具有由于的抗干擾能力、靈敏度和性能穩定的特性。本專利技術的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。附圖說明附圖是用來提供對本專利技術的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本專利技術，但并不構成對本專利技術的限制。在附圖中：圖1是制備例1中n＝0的情況下的碳納米籠的放大80000倍的TEM圖；圖2是制備例1中n＝0的情況下的碳納米籠的放大800000倍的TEM圖；圖3是制備例1中n＝1的情況下的碳納米籠的放大80000倍的TEM圖；圖4是制備例1中n＝1的情況下的碳納米籠的放大800000倍的TEM圖；圖5是制備例1中n＝4的情況下的碳納米籠的放大80000倍的TEM圖；圖6是制備例1中n＝4的情況下的碳納米籠的放大800000倍的TEM圖；圖7是應用例1中A1檢測UA抗干擾檢測的結果圖；圖8是應用例1中A1檢測DA抗干擾檢測的結果圖。圖9是應用例2中以玻碳電極為工作電極的循環伏安曲線圖；圖10是應用例2中以電化學傳感器A1為工作電極的循環伏安曲線圖。具體實施方式以下對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。本專利技術提供了一種基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器，該電化學傳感器包括基體電極和位于基體電極的底表面的修飾層，其中，修飾層含有酸液處理后的pCNCs(磷摻雜碳納米籠)。在本專利技術提供的電化學傳感器中，修飾層的厚度以及分布密度可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，修飾層的厚度為0.05-0.1mm，分布密度為0.02-0.06mg/cm2。在本專利技術提供的電化學傳感器中，基體電極的具體種類可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，基體電極選自玻碳電極。在本專利技術提供的電化學傳感器中，pCNCs中磷元素的含量可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，以pCNCs的總重量為基準，pCNCs含有的磷元素的含量在6.25重量％以下。在本專利技術提供的電化學傳感器中，pCNCs的尺寸可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，pCNCs的尺寸為10-20nm。本專利技術還提供了上述的電化學傳感器的制備方法，其中，該制備方法包括：1)將pCNCs置于酸液中進行預處理；2)將預處理后的pCNCs分散于有機溶劑中以制得pCNCs溶液；3)將pCNCs溶液分散于基體電極的底表面、去除有機溶劑以制得電化學傳感器。在上述制備方法中，酸液的具體種類可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，在步驟1)中，酸液選自硝酸溶液、鹽酸和硫酸中的一種或多種；在上述制備方法的步驟1)中，酸液的濃度可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，酸液的濃度為25重量％-55重量％。在上述制備方法的步驟1)中，酸液的用量可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，相對于60mg的pCNCs，酸液的用量為50-100mL。在上述制備方法的步驟1)中，預處理的具體條件可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，預處理至少滿足以下條件：預處理溫度為50-70℃，預處理時間為1-3h。同時，在上述制備方法的步驟2)中，各物料的用量可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，在步驟2)中，相對于2mg的預處理后的pCNCs，有機溶劑的用量為1-5mL。在上述制備方法的步驟2)中，有機溶劑的具體種類可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，有機溶劑選自乙醇和水中的一種或多種。在上述制備方法的步驟3)中，pCNCs溶液的用量可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，在步驟3)中，以0.071的基體電極的底表面積為基準，pCNCs溶液的用量為1-5μL。此外，在上述制備方法的步驟3)中，去除有機溶劑的方式可以在寬的范圍內選擇，但是為了進一步提高制得的電化學傳感器對于DA和UA的檢測性能，優選地，去除有機溶劑的方式采取自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器，其特征在于，所述電化學傳感器包括基體電極和位于所述基體電極的底表面的修飾層，其中，所述修飾層含有酸液處理后的pCNCs(磷摻雜碳納米籠)。

【技術特征摘要】
1.一種基于磷摻雜碳納米籠的電化學傳感器，其特征在于，所述電化學傳感器包括基體電極和位于所述基體電極的底表面的修飾層，其中，所述修飾層含有酸液處理后的pCNCs(磷摻雜碳納米籠)。2.根據權利要求1所述的電化學傳感器，其中，所述修飾層的厚度為0.05-0.1mm，分布密度為0.02-0.06mg/cm2；優選地，所述基體電極選自玻碳電極；更優選地，以所述pCNCs的總重量為基準，所述pCNCs含有的磷元素的含量在6.25重量％以下；更進一步優選地，所述pCNCs的尺寸為10-20nm。3.根據權利要求1或2所述的電化學傳感器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：1)將所述pCNCs置于酸液中進行預處理；2)將預處理后的所述pCNCs分散于有機溶劑中以制得pCNCs溶液；3)將所述pCNCs溶液分散于所述基體電極的底表面、去除有機溶劑以制得所述電化學傳感器。4.根據權利要求3所述的制備方法，其中，在步驟1)中，所述酸液選自硝酸溶液、鹽酸溶液和硫酸溶液中的一種或多種；優選地，所述酸液的濃度為25重量％-55重量％；更優選地，相對于60mg的所述pCNCs，所述酸液的用量為50-100mL；進一步優選地，所述預處...

【專利技術屬性】
技術研發人員：甘露，闞顯文，陶海升，
申請(專利權)人：安徽師范大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34