[发明专利]金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料、传感电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料、传感电极及其制备方法和应用。a.将柠檬酸和尿素溶于水中反应，反应结束后冷却至室温，透析除去未反应的化学物质，冷冻干燥即得氮掺杂石墨烯量子点，取所述氮掺杂石墨烯量子点溶于水中得到氮掺杂石墨烯量子点溶液；b.将氮掺杂石墨烯量子点溶液加热回流，滴加HAuCl₄溶液反应，反应结束后冷却至室温，离心即得金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料。将该纳米复合材料修饰在电极载体表面得传感电极，具有良好的稳定性和生物相容性，对H₂O₂的检测具有较高的灵敏度、较宽的线性范围；进一步将葡萄糖氧化酶修饰在传感电极表面得生物传感电极，对葡糖糖的检测具有优异的选择性和灵敏度。

技术领域：

本发明属于电化学分析检测技术领域，具体涉及一种金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料金纳米粒子氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料、传感电极及其制备方法和应用。

背景技术：

由于其强氧化性和还原性，过氧化氢(H₂O₂)被广泛用作漂白剂、杀菌剂和防腐剂应用于化学工业、食品加工业和制药领域。此外，H₂O₂作为主要的活性氧之一，在生物系统中也起着至关重要的作用。然而，过量的H₂O₂会干扰DNA遗传分子的合成并导致神经精神障碍。在上述生理和化学条件下监测H₂O₂对预防人体组织损伤具有重要意义。

葡萄糖是人体的重要组成部分，为细胞活动和新陈代谢提供能量。血液中葡萄糖水平过高会导致糖尿病，可引起多种并发症，严重威胁人体健康。H₂O₂是葡萄糖氧化过程的副产品，密切监测H₂O₂和葡萄糖的浓度水平具有重要意义。

受生物催化的启发，具有酶模拟活性的纳米酶被广泛用于构建各种生物传感检测技术，以满足不断增长的H₂O₂测定和葡萄糖监测需求。其中，电化学生物传感检测技术结构简单，操作简便，成本低廉，快速实时，易于小型化，并具有高灵敏度和特异性。目前已报道的多种纳米材料基酶模拟物的电化学传感检测技术由于活性材料的低导电性，导致对分析物的电催化作用需要相对较高的电位。在高电位下，一些共存于生物体液中的电活性物质也可以同时被氧化或还原，从而导致传感检测技术抗干扰能力差、假阳性高等问题。针对该研究现状，研究开发同时具有高催化活性和增强电极电导率、促进电子转移能力的纳米酶，构建抗干扰能力强、信号放大型电化学生物传感器，对于H₂O₂和葡萄糖的监测具有重要意义。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提供了金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料、传感电极及其制备方法和应用。本发明以氮掺杂石墨烯量子点作为还原剂和成核剂，利用水热法制备得到金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料，该纳米复合材料具有高过氧化物酶样活性，良好的导电性；基于该纳米复合材料的传感电极具有良好的稳定性和生物相容性，作为H₂O₂电化学传感器的工作电极，具有良好的稳定性和生物相容性，高灵敏度和低检测限；进一步将葡萄糖氧化酶(Glucose oxidase,GOx)修饰在基于纳米复合材料的传感电极表面制备得到生物传感电极，作为葡萄糖生物传感器的工作电极，具有优异的选择性和灵敏度。

本发明的第一个目的是提供金纳米粒子/氮掺杂石墨烯量子点纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a.将柠檬酸和尿素溶于水中，于120℃～200℃下反应，反应结束后冷却至室温，透析除去未反应的化学物质，冷冻干燥即得氮掺杂石墨烯量子点，取所述氮掺杂石墨烯量子点溶于水中得到氮掺杂石墨烯量子点溶液；