[发明专利]萘酚绿与水滑石复合薄膜修饰双氧水电化学传感器

说明书

本发明公开了属于萘酚绿与水滑石复合薄膜修饰双氧水电化学传感器。其制备方法：首先制备水滑石纳米片胶体溶液和萘酚绿溶液，用处理后的带有负电荷的玻碳电极片在两种溶液中进行交替组装后得到萘酚绿与水滑石多层复合薄膜修饰的电化学传感器。本发明的优点在于：水滑石纳米片作为电活性物质通过自身的氧化还原反应对双氧水产生电催化作用，层层自组装方法使得活性组分在分子水平结合且薄膜在纳米级可控，得到的高取向薄膜使传感器具有良好的电流响应。

技术领域

本发明属于电化学传感器制备技术领域，特别涉及萘酚绿与水 滑石复合薄膜修饰双氧水电化学传感器。

背景技术

近年来，电化学生物传感器由于其高选择性、高灵敏度、分析 快捷，操作方便等各种优点，在生物医学、环境监测、食品医药工 业等领域有广泛的需求。1962年，Clark首次提出了研制葡萄糖酶 生物传感器的设计原理，在此基础上，1967年UPdike和Hicks成 功研制出葡萄糖氧化酶传感器，用于定量检测血清中葡萄糖的含 量。从此以后，基于酶电极的生物传感器研究得到迅速发展。目前 此类基于生物酶的生物电化学传感器在检测领域中的应用仍存在着 许多缺点，主要体现在：(1)酶分子的化学稳定性和热稳定性差； (2)生物酶分子的活性点通常被肽链包围在内部不易暴露，因而电 子很难在酶和电极之间传递。解决以上基于酶的电化学生物传感器 应用中存在的问题，制备性能优越的电化学生物传感器对电化学分 析领域的发展具有现实意义。

无机层状的阴离子材料-水滑石是一种二维层状材料，由于其 具有多因素可调变性，高光、热稳定性及好的生物相容性得到了广 泛的应用，特别是含有过渡金属的水滑石由于过渡金属本身的性质 及水滑石的特殊结构使得其在电化学领域得到广泛的应用，而且由 于水滑石层板的可剥离性使其可与不同种类的聚合物阴离子进行组 装，同时LDHs的层状结构特征使其易于形成多层复合功能薄膜。

将带有负电荷的萘酚绿与水滑石纳米片进行层层交替组装，形 成有机-无机复合超薄膜，利用水滑石层板的刚性结构和电荷有序 性可实现萘酚绿分子在层间的定向排列，有利于电子在电活性物质 和电极间的传递。实现电极的修饰方法通常有溶剂蒸发法、层层组 装法及滴涂法。层层组装方法具有以下优点：(1)薄膜的厚度在纳 米和微米级可控；(2)分子水平的结合；(3)基底形状无限制；(4) 有较强的结合力。

发明内容

鉴于上述情况，本发明提供一种萘酚绿与水滑石多层复合薄膜 修饰的萘酚绿与水滑石多层复合薄膜修饰双氧水电化学传感器。本 发明的技术方案为：基于静电相互作用，萘酚绿与剥离的水滑石纳 米片状层板通过层层自组装的方法，构成均一分散，高度有序的萘 酚绿与水滑石多层复合薄膜修饰的传感器。

本发明制备的双氧水电化学传感器由玻碳电极片和其表面镀覆 的修饰薄膜组成，该修饰薄膜是萘酚绿与剥离的水滑石纳米片状层 板交替静电组装的多层复合薄膜，该复合薄膜共2-50层，第一层 为萘酚绿，与玻碳电极片直接组装，每层均为分子水平结合的高取 向薄膜；该传感器的电位差为12-16mV，氧化电流与还原电流值的 比值为1.1-1.3，具有可逆性；该传感器的氧化电流随着双氧水浓 度的增加而增加，还原电流随着双氧水浓度的增加而减小，对双氧 水的检测限为0.9微摩尔/升，线性响应范围为8×10-6-1.8×10-4摩尔/升。

本发明具体制备步骤如下：

1)配制浓度为1-3g/L的萘酚绿溶液A；

2)制备层间阴离子为NO^3-，层板二价、三价金属阳离子摩尔比 Co²⁺/Al³⁺＝2.0-4.0的水滑石；

3)氮气保护条件下，将步骤2)制备的水滑石加入甲酰胺或乙二 醇溶剂里进行剥离，加入量为0.5-5g/L，搅拌速度为3000-5000转 /分，反应24-48小时后离心，弃去沉淀物，得到澄清透明胶体溶 液B；