[发明专利]一种三维石墨烯乳酸传感器的制备方法

摘要

本发明涉及一种三维石墨烯乳酸传感器的制备方法，步骤为采用PECVD法以铜箔为基底生长三维石墨烯纳米墙；将三维石墨烯块漂浮在Fe(NO3)3溶液表面以刻蚀铜箔，经超纯水清洗后转移至PET基材；采用丝网印刷术在三维石墨烯/PET表面印制三电极，然后按照壳聚糖‑戊二醛交联法将乳酸氧化酶固定到三维石墨烯表面对电极进行功能化处理；最后在电化学工作站下对电极进行乳酸的灵敏性、稳定性、实时性和特异性检测，由此获得所需三维石墨烯乳酸传感器。本发明能够以经济环保、简单高效及质量可控的方式制得石墨烯乳酸传感器，且石墨烯纳米墙丰富的三维导电网络结构和巨大的比表面积等优点有效地提升了对乳酸检测的灵敏性和实时性，该传感器可用于医疗卫生健康领域。

主权项

一种三维石墨烯乳酸传感器的制备方法，其特征在于，该方法步骤如下：(1)石墨烯墙的制备采用PECVD法，将厚度为1μm～100μm的铜箔水平放置在生长炉的玻璃管中，先后经过升温、退火、生长三个步骤；其中，升温过程为30～90min升温至500～800℃，氢气＝5～30sccm；退火过程为30～90min，维持600～800℃，氢气＝5～15sccm；生长过程为60～120min，维持600～800℃，甲烷:氢气＝4:8sccm，射频＝200～500mw；生长结束后关闭射频和甲烷，氢气设置到2～20sccm，打开风扇快速降温，最后轻柔地取出生长有石墨烯墙的铜箔；(2)石墨烯墙的转移a)配制浓度为0.1M～0.5M的Fe(NO3)3铜刻蚀液，b)将铜箔裁剪成尺寸为0.2cm*0.2cm～3cm*3cm不等的小块置入溶液表面，以生长有石墨烯墙的一面朝上，室温条件下过夜以充分刻蚀铜箔，c)用经等离子处理的尺寸为0.2cm*0.2cm～3cm*3cm不等的PET膜将漂浮的石墨烯墙捞起，将石墨烯墙转移至超纯水中30min*3～5次以充分清除残余的铜、铁等金属离子，d)用PET捞起清洗过的石墨烯墙并放入烘箱中在80～150℃*5～60min的条件下烘干，使石墨烯墙与PET牢固贴合；(3)电极的制备采用丝网印刷法印制电极，a)将Ag/AgCl油墨印制在PET上作为参比电极，在60‑100℃范围烘烤5‑25分钟，b)将碳油墨印制在PET上作为工作电极和对电极，在80‑120℃范围烘烤15‑30分钟，c)在工作电极表面再印制一层绝缘浆料，在50‑90℃范围内烘烤5‑20分钟，d)将三电极分别接上导电银丝引出电路；(4)传感器电极的表面功能化a)将乳酸氧化酶负载到三维石墨烯纳米墙上，室温晾干，b)配置2‑20μL，浓度为100‑800IU/ml的壳聚糖溶液，c)将2‑20μL，浓度为0.3‑3.5％壳聚糖溶液滴覆到三维石墨烯/乳酸氧化酶表面，d)将浓度为0.25‑2％的戊二醛固定到三维石墨烯墙/酶/壳聚糖表面，室温晾干一段时间，e)清洗电极上残余的乳酸氧化酶并保存；在清洗和保存的过程中所用到的PBS溶液浓度均为0.1M，pH＝7.0，处理的温度均为2‑8℃；(5)传感器电极的乳酸检测a)于PBS缓冲液中配制乳酸溶液，b)测试传感器灵敏度并测试传感器稳定性，c)测试传感器特异性；其中，浓度为0.1M、PH值为7.0的PBS缓冲液配制的乳酸溶液浓度范围在1‑100mM；在氧化‑还原曲线测试过程中，将扫描电势区间设定为‑1.0V—+1.0V，参比电极为Ag/AgCl，将传感器先后浸泡在上述溶液中，2min后开始记录电流，记录时间为60s；在时间‑电流曲线测试过程中，将电势设定为‑0.35V，参比电极为Ag/AgCl，将传感器浸泡在上述溶液中记录时间为60s；在灵敏度测试过程中，将电极依次浸泡在0.1‑400mM的乳酸溶液中2min后，接上对应的三个电极，打开电化学工作站，将电势设定为‑0.35V，参比电极为Ag/AgCl，采用循环伏安法开始记录电流，记录时间为400s。