[发明专利]基于氧化锌-碳纤维纳米复合材料修饰电极的电化学酶传感器的电化学行为研究

说明书

本发明公开了基于氧化锌‑碳纤维纳米复合材料(ZnO‑CNF)修饰电极的电化学酶传感器的电化学行为研究，其中修饰电极的制备方法包括以下步骤：采用分层涂布的方法依次将ZnO‑CNF复合材料和血红蛋白分步滴涂在离子液体碳糊电极（CILE）表面，室温下自然晾干后，再在电极表面固定一层起保护作用的Nafion膜，晾干后即可得到Nafion/Hb/ZnO‑CNF/CILE。本发明制得的修饰电极对亚硝酸钠（NaNO₂）具有良好的电催化还原效果。

技术领域

本发明涉及纳米材料、化学修饰电极与电化学酶传感器技术领域，尤其涉及基于氧化锌-碳纤维纳米复合材料（ZnO-CNF）修饰电极的电化学酶传感器的电化学行为研究。

背景技术

生物传感器是一种以生物分子或者生物衍生物为敏感元件结合理化换能器的分析装置；生物传感器可进行快速的检测，在环境监测、食品检验、药品分析和生化分析等方面具有重要的实用价值；一个好的传感器应具有以下优点：高的灵敏度和选择性，响应快速，重现性及稳定性好，具有长的使用寿命等；随着当前生物传感技术的不断进步，对生物传感器性能的要求逐步提高，发展新型简便、准确可靠、灵敏且耐用的生物传感器显得尤为重要。

静电纺丝技术具有操作简单、成本低廉、产量大、尺寸可控等优点，利用静电纺丝法可以制备出不同类型的原丝纤维，并且可以进一步制备出碳纳米纤维；其中制备高性能的聚丙烯腈（PAN）基碳纳米纤维需要具备以下三个条件：（1）采用高纯度、高强度和质量均匀的PAN原料；（2）将PAN纺丝成纤维；（3）进行碳化及石墨化处理。纳米金属氧化物具有良好的的热稳定性和化学稳定性、可控的孔径粒度和良好的生物相容性等特点，结合静电纺丝和高温碳化技术，可以制备出复合纳米金属氧化物的碳纤维复合材料，进而可用于锂离子电池、电化学传感器、生物医药工程等研究领域。

亚硝酸盐是一种常用的食品添加剂，它可以防止肉毒梭状芽孢杆菌的产生，提高食品的安全性；但是人体吸收过量亚硝酸盐后会抑制铁血红蛋白发生氧化反应生成高铁血红蛋白，从而丧失运输氧的功能；亚硝酸盐本身并不致癌，但在适当条件下它可通过与二级胺类发生反应生成亚硝酰胺，而亚硝酰胺具有很强的致癌性，因此建立一种准确、快速、灵敏的测定亚硝酸盐含量的方法具有重要意义。

本发明利用静电纺丝并结合高温碳化技术成功制备出ZnO-CNF纳米复合材料，将其固定在CILE表面，进一步将Hb、Nafion依次固定在电极表面，构建一种基于ZnO-CNF纳米复合材料修饰电极的电化学酶传感器；利用该传感器对亚硝酸钠（NaNO₂）进行了电催化研究，证实该传感器对NaNO₂具有良好的电催化还原效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于氧化锌-碳纤维纳米复合材料（ZnO-CNF）修饰电极的电化学酶传感器的制备方法，并探究了其对亚硝酸钠的电催化还原效果。

本发明探索了基于氧化锌-碳纤维纳米复合材料（ZnO-CNF）修饰电极的电化学酶传感器的电化学行为研究，制得的酶传感器对NaNO₂具有良好的电催化还原效果；另外，本发明所提及到的基于ZnO-CNF复合材料修饰电极的电化学酶传感器具有制备工艺简单、适用性好、便于推广使用等优良特性。

本发明采用的技术手段如下：一种基于氧化锌-碳纤维纳米复合材料（ZnO-CNF）修饰电极的电化学酶传感器的制备方法，包括以下两个步骤：

1、离子液体碳糊电极（CILE）的制备方法：将石墨粉与离子液体（HPPF₆）按照质量比（1~3）:1均匀混合后放入研钵中，再加入300~700 μL液体石蜡作为粘合剂，研磨均匀后得到碳糊，然后将碳糊填入玻璃管中压实，内插铜丝作为导线，得到离子液体碳糊电极（CILE）；