[发明专利]基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体地说，涉及一种基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备方法。

背景技术

过氧化氢（H₂O₂）具有强氧化性，作为高效消毒灭菌剂和漂白剂，广泛应用于食品卫生、环保、纺织、化工等领域，但H₂O₂的过量残留对人体健康以及生态环境会造成严重危害，如氧化人体细胞从而加速衰老、使人体遗传物质发生变异或者基因突变；促使酸雨的形成，严重破坏植被；造成鱼虾死亡给水产养殖业造成严重损失等。因此对H₂O₂进行准确、快速、灵敏的检测显得尤为重要。

目前，测定H₂O₂的方法有分光光度法、化学发光法、荧光光度法、色谱法等。但由于这些方法存在灵敏度低、操作复杂、仪器分析方法费用较高，且难于进行现场监测等缺点，建立一种痕量H₂O₂的快速测定方法具有重要意义。电化学生物传感器因具有操作简单、灵敏度高、线性范围宽、快速而稳定的响应信号等优点，受到人们的广泛关注。在已有报道的电化学H₂O₂传感器中，大多数要利用辣根过氧化物酶（HRP）的高效催化功能。而酶是一种具有活性的蛋白质，价格昂贵且易变性失活，对保存、检测条件要求也较苛刻，使其实际应用价值受到限制。

纳米材料由于其独特的结构和形态，表现出良好的光电活性、磁性及催化性能。因此，近年来，利用纳米材料进行传感器研究已经引起了人的广泛兴趣。自2007年Fe₃O₄纳米颗粒被报道具有类过氧化物酶活性以来，铁氧化物磁性纳米材料在电化学传感研究领域中占据非常重要的地位。然而，未经修饰的尖晶型铁磁颗粒很容易团聚，极不稳定，它的应用也面临着巨大的挑战。石墨烯是一种只有一个碳原子厚度的二维材料，当把零维的铁磁纳米颗粒负载到石墨烯上，这种杂化的纳米结构不但可以保持他们原有的单一材料的性能，而且会展现出更好的协同作用。同时，将具有良好生物相容性和稳定性的贵金属与上述材料形成复合材料，构成一个友好的电化学传感界面，对于H₂O₂的快速、简便检测具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单的基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备方法。该电化学传感器可用于检测过氧化氢，且具有响应速度快、灵敏度高、稳定性好、选择性号、检测线宽等特性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。

一种基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备方法，具体步骤如下：

（1）铁磁/石墨烯纳米复合材料的制备

以氧化石墨烯、可溶性三价铁盐和二价铁磁性金属盐为原料，用一步原位法制备得到铁磁/石墨烯纳米复合材料；其中：所述二价铁磁性金属盐为Zn盐、Co盐、Ni盐、Mn盐或Cu盐；

（2）基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备

将铁磁/石墨烯纳米复合材料修饰到电极表面，利用电化学沉积法将贵金属沉积到复合材料表面，得到基于磁性纳米复合材料基的电化学传感器。

本发明中，所述贵金属为铂、金、钯、银及其合金材料中的一种或几种。

本发明中的基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备方法，具体步骤如下：

（1）铁磁/石墨烯纳米复合材料的制备

首先将0.03-0.3 g氧化石墨烯加入到置有一缩二乙二醇溶剂的反应装置中，超声1-5 h，使氧化石墨烯均匀分散于溶剂中；接着，向反应装置中加入0.12-1.2 g可溶性三价铁盐和二价铁磁性金属盐搅拌均匀，并在氮气保护下190-220℃加热搅拌0.5-2 h；最后，向混合物中迅速加入5-50 mL NaOH/DEG储备液，加完后在190-220℃温度下反应1-5 h，产物离心分离并洗涤，得到铁磁/石墨烯纳米复合材料；其中：所述二价铁磁性金属盐为Zn盐、Co盐、Ni盐、Mn盐或Cu盐；

（2）基于磁性纳米复合材料的电化学传感器的制备