[发明专利]一种基于MOF-AuNPs涂层的超低阻抗电极界面的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于MOF‑AuNPs涂层的超低阻抗电极界面的制备方法。本方法利用聚乙烯酰胺分散的MOF材料作为导电基底修饰层，接着原位电化学沉积金纳米粒子，形成具有超低阻抗的MOF‑AuNPs涂层界面；制备过程简单、易控，效率高，稳定性好。本发明所制备的MOF‑AuNPs涂层界面中的MOF材料提供了高传质能力，同时作为AuNPs的固定载体，能使电极界面具有高比表面积、高导电性、更多活性位点、均匀分布的AuNPs涂层。本发明所制备的超低阻抗电极界面能够更多的吸附生物分子，在生物传感器构建中具有良好的应用效果。

技术领域

本发明属于电化学传感电极制备技术领域，具体涉及一种基于MOF-AuNPs涂层的超低阻抗电极界面的制备方法。

背景技术

电化学传感检测技术除了与传统方法相比具有更低的成本和简单性之外，还提供了期望的便携性、快速响应、高灵敏度和特异性，广泛应用于食品质量安全检测与评估、生物医学、环境污染物检测等领域。电化学传感检测技术的核心在于捕获由识别元件与目标分析物相互作用产生的信号，并将它们转换成可检测的电信号。因此，为了提高电化学传感检测技术的性能和测定效率，其中的一个关键步骤是开发与生物探针具有高亲和力作用和高电子电导率的电极材料。

金属有机骨架(MOFs)材料是新兴的具有大比表面积和高度多孔结构的分子晶体材料，由于可控多孔结构中的高传质能力和出色的光电性能，被认为是电化学传感材料的有前途的候选者。然而，MOFs材料本身的低导电性限制了其在电化学传感领域上的应用。克服这一障碍的有效方法是将MOFs和导电物质(碳材料、金属纳米粒子等)耦合到单个纳米结构中。例如，自聚合多巴胺修饰的金纳米颗粒通过原位结合到Fe-MOF中，形成Au@PDA@Fe-MOF复合粒子，可极大地加速电子转移和提高电化学信号。尽管Au@PDA@Fe-MOF可以改善MOFs导电性，但由于其复杂的加工过程和低再现性，因此不建议采用原位方法(MOF在导电纳米材料中合成)。此外，不适当的导电纳米材料的用量可能破坏配位反应、MOF结构及其性能。由于这些原因，为了获得用于电化学生物传感应用的所需复合材料，优选使用直接混合或机械方法等非原位方法。

然而，目前已报道的基于机械混合方法制备的MOFs与其他导电材料的纳米复合物，用于传感电极修饰存在稳定性差、传质效率低等问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种操作简单、重复性好的基于MOF-AuNPs涂层的超低阻抗电极界面的制备方法。该制备方法利用聚乙烯酰胺分散的MOF材料作为导电基底修饰层，接着原位电化学沉积AuNPs，形成具有超低阻抗的MOF-AuNPs涂层界面。所述的MOF-AuNPs涂层中的MOF材料提供了高传质能力，同时作为AuNPs的固定载体，能使电极界面具有高比表面积、高导电性、更多均匀分布的活性位点。同时，提供了所述的超低阻抗界面在电化学生物传感检测技术构建中的应用，所述MOF-AuNPs涂层表现出良好的性能。

本发明的基于MOF-AuNPs涂层的超低阻抗电极界面的制备方法，包括以下步骤：

a.将MOF材料超声分散于重蒸水中，搅拌条件下加入聚乙烯酰胺水溶液并反应12～24h，洗涤后重分散于重蒸水中，得聚乙烯酰胺修饰的MOF材料分散液；

b.打磨抛光玻碳电极并用超纯水超声冲洗，保护气氛条件下干燥，得到抛光的玻碳电极；

c.将聚乙烯酰胺修饰的MOF材料分散液滴加在抛光的玻碳电极表面，干燥，得到MOF材料修饰的电极；

d.于含有HAuCl4的KCl溶液中，建立三电极体系，以MOF材料修饰的电极作为工作电极，Pt电极作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，采用循环伏安法进行电沉积，电位扫描范围为-1.2V～0V，扫描速度为0.02～0.1V/s，扫描段数为6～30段，电沉积结束后，将电极取出并用重蒸水冲洗干净，干燥后得到基于MOF-AuNPs涂层的超低阻抗电极界面。