[发明专利]环糊精功能化的石墨烯复合材料修饰电极及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种环糊精功能化的石墨烯复合材料修饰电极，包括基电极、以及包裹该基电极的环糊精功能化的石墨烯复合材料涂层，所述环糊精功能化的石墨烯复合材料是由烯丙基‑β‑环糊精与巯基石墨烯反应得到的复合材料。本发明还涉及所述的环糊精功能化的石墨烯复合材料修饰电极的制备方法和应用。本发明所述的环糊精功能化的石墨烯复合材料修饰电极具有比表面积大、电子转移速率快的优点，同时也具有超分子识别能力和生物相容性好的特点，其制备方法简单易行且成本低廉，基于该电极的电化学检测方法操作简单、可实现实时检测和灵敏度高的优点，有望在水中有机污染物检测和环境监测等领域得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于电化学分析检测领域，尤其涉及一种环糊精功能化的石墨烯复合材料修饰电极及其制备和应用。

背景技术

在化学分析检测领域，常用的分析检测方法有高效液相色谱、气相色谱、薄层色谱、荧光分光光度法和电化学检测法等。与其他方法相比，电化学检测法具有速度快、可实时检测、灵敏度高、价格低、操作简单等优点。但在电化学分析过程中，多数分析物在裸电极上反应缓慢，分析物易吸附于电极表面，导致电极钝化或污染电极，灵敏度降低，不利于分析检测。

化学修饰电极是用化学或物理的方法在电极表面进行分子设计，将具有优良化学性质的分子、离子、聚合物固定在电极表面，造成某种微结构，赋予电极特定的性质。与裸电极相比，化学修饰电极具有特定的光学、电学特性，已被广泛应用于生物、环境、能源、分析以及材料学等方面。

环糊精(简称CD)是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称。通常含有6～12个D-吡喃葡萄糖单元，其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-、β-和γ-环糊精。由于环糊精的外缘亲水而内腔疏水，因而它能够像酶一样提供一个疏水的结合部位，作为主体包络各种适当的客体，如有机分子、无机离子以及气体分子等。其内腔疏水而外部亲水的特性使其可依据范德华力、疏水相互作用力、主客体分子间的匹配作用等与许多有机和无机分子形成包合物及分子组装体系，成为化学和化工研究者感兴趣的研究对象。这种选择性的包络作用即通常所说的分子识别，其结果是形成主客体包络物。环糊精是迄今所发现的类似于酶的理想宿主分子，并且其本身就有酶模型的特性。因此，在催化、分离、食品以及药物等领域中，环糊精受到了极大的重视，得到广泛应用。由于α-CD分子空腔孔隙较小，通常只能包合较小分子的客体物质；虽然γ-CD分子空腔孔隙较大，但其生产成本较高，工业上不能大量生产，使其应用受到了限制；而β-CD分子空腔孔隙大小适中，应用范围广，生产成本低，是目前工业上使用最多的环糊精产品，但β-CD的疏水区域及催化活性有限，使其应用受到一定的限制，为了克服这些不足，研究人员对环糊精母体进行不断的改进，以改变其性质并扩大使用范围。

近年来有较多研究者利用环糊精和碳纳米管复合材料修饰电极进行电化学检测，但这种材料修饰的电极电化学响应信号较差，因此有研究者利用环糊精和石墨烯非共价结合的材料来修饰电极进行电化学检测，但是用环糊精和石墨烯非共价结合的材料修饰的电极存在着修饰材料容易脱落和电化学响应峰形不好等问题。因此，开发一种稳定、电子传递速率快、电化学响应灵敏和电化学响应峰形好的化学修饰电极十分必要。

甲基对硫磷，俗称甲基1605，学名O,O-二甲基-O-(4-硝基苯基)硫代磷酸酯，分子式C₈H₁₀NO₅PS，是一种有机磷杀虫剂，其结构式如下：