[发明专利]一种TiO2-石墨烯-聚苯胺非酶传感器的制备及应用

说明书

本发明属于电化学传感器领域，尤其是一种基于TiO₂‑石墨烯‑聚苯胺(TiO₂‑RGO‑PANI)的非酶传感器的制备方法。本发明针对传感器材料、技术方面的落后，提供了一种TiO₂‑RGO‑PANI的非酶传感器的制备方法。本发明采用一锅法制备复合材料，同步对比了TiO₂、RGO、PANI单元物质对非酶葡萄糖传感器的性能研究，确定TiO₂‑RGO‑PANI复合材料对非酶葡萄糖传感器具有良好的检测效果。进一步对比修饰电极上葡萄糖的电化学行为，电化学测试结果表明，随着扫描速度的增加，氧化峰电流也相应地增加，TiO₂‑RGO‑PANI复合材料对葡萄糖的效果是不可逆的。在不同尿素浓度范围内，尿素浓度在2μM时，响应电流最大，检测极限为7.46μM。

技术领域

本发明属于电化学传感器领域，尤其是一种TiO₂-石墨烯-聚苯胺(TiO₂-RGO-PANI)非酶传感器的制备方法。

背景技术

传感器是一种器件或装置，它能够感知给定的原件，并根据一定的规律将其转换为可用信号，通常由敏感元件和转换原件组成。并且它是将自然界难以直接测得的信号转换成电化学信号的器件称之为电化学传感器。并且传感器因其技术含量高、应用范围广、经济效益好，以及市场前景广阔等特点，引起了世界各国的广泛关注。早在20世纪80年代，美国就成立了国家技术小组(BTG)，专门从事传感器技术开发工作，为各大公司与国家环境医疗部门研发各类可靠的的传感器。

目前在西方国家已有广泛的基础研究以及成熟的实际应用，而我国的非酶传感器技术还处在大规模的实验室研究阶段，并且我国现有的传感器检测水平无法适应我国经济与科技的迅速发展及人们对于环境要求的提高。我国传感器核心部件如信号处理和识别元件大部分依赖进口，核心技术掌握不足的现状亟待改变。采用电化学传感器对尿素进行定量测试，既避免了使用复杂的仪器，方便快捷，又能降低测试成本，实现精确测定。在目前研究阶段，开发性能优异的复合材料是目前研究的重点。

发明内容

本发明与传统的酶传感器相比，导电效率得到提高。修饰电极的材料是非生物类物质，能够有效避免温度，空气，酸碱性等环境因素的影响，有助于提高传感器的使用活性、稳定性以及定向选择性。本发明制备的TiO₂-RGO-PANI复合材料具有优异的电化学性能。葡萄糖是生物体内新陈代谢过程中不可缺少的营养物质，它发生氧化反应放出的热量是人类生命活动所需能量的重要来源。但是随着生活水平的提高，糖尿病发病率连年上升，可靠灵敏的检测血糖浓度对糖尿病的预防尤为重要。因此，寻找一种价格低廉，性能优异的葡萄糖传感器一直都是传感器研究领域的研究热点。TiO₂是一种非常具有研究应用潜力的材料，无毒，对环境友好，耐腐烛，生物相容性好。化学传感器中的石墨烯，能够提高某些重要分子的电化学响应信号，促进电极与底物间的电子传递。聚苯胺具有导电性好、成本低、化学稳定性好、环境稳定、易于合成等特点，是电化学传感领域中应用最为广泛的导电聚合物。因此TiO₂-RGO-PANI复合材料在非酶葡萄糖传感器中有着很好的应用前景。

本发明所采用的技术方案为：一种以一锅法制备的TiO₂-RGO-PANI复合材料，其特征在于：用化学氧化法制备聚苯胺，并且在聚苯胺制备过程中依次加入TiO₂、RGO，最后得到的产物就是TiO₂-RGO-PANI复合材料。

上述的一锅法制备的TiO₂-RGO-PANI复合材料，其制备方法如下：

(1)将石墨片剪成条状，备用。配置pH＝1的硫酸溶液，将铂丝放在电解阴极，条状石墨烯放在阳极，调节电压为恒定值20V。每隔半小时换条状石墨烯，将电解所得的上层石墨烯溶液超声两个小时左右，抽滤水洗至中性，将抽滤所得的石墨烯放在瓶中。