一種n摻雜石墨烯生物傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及生物傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種N摻雜石墨烯生物傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]生物傳感器是利用生物物質(zhì)(如酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜、微生物、細(xì)胞等)作為識(shí)別元件，將生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成定量的物理、化學(xué)信號(hào)，從而能夠進(jìn)行生命物質(zhì)和化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)和監(jiān)控的裝置，它具有成本低、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高、選擇性好、響應(yīng)速度快、可用于實(shí)時(shí)和現(xiàn)場(chǎng)分析等優(yōu)點(diǎn)。在生物、醫(yī)學(xué)、化學(xué)、食品、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及國(guó)家安全等學(xué)科和領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]目前，科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)石墨烯在納米電子器件、低溫超導(dǎo)材料、超級(jí)電容器、顯微濾網(wǎng)和傳感器等方面的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛而深入的研究。在石墨烯的眾多應(yīng)用研究中，將其應(yīng)用于生物傳感器的搭建，是近幾年才剛剛興起的熱點(diǎn)方向。目前現(xiàn)有的石墨烯生物傳感器存在導(dǎo)電性差，分析性能不理想的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種N摻雜石墨烯生物傳感器，其穩(wěn)定好，靈敏度高。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種N摻雜石墨烯生物傳感器，包括帶有三電極系統(tǒng)的絕緣性底板、絕緣層、三電極系統(tǒng)周圍形成的反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)試劑層以及反應(yīng)腔體上覆蓋的覆蓋層；所述三電極系統(tǒng)由參比電極、工作電極和對(duì)電極組成，所述工作電極為N摻雜石墨烯修飾的鉑電極。
[0006]優(yōu)選地，所述反應(yīng)試劑層包括石墨烯、乙酰膽堿酯酶和N-甲基吡咯烷酮。
[0007]優(yōu)選地，所述對(duì)電極為飽和甘汞電極。
[0008]優(yōu)選地，所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極按照以下工藝進(jìn)行制備:
51、按重量份在100-200份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40-50%的氧化石墨烯溶液中加入120-150份Tris試劑并攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為7-8后加入20-50份多巴胺，攪拌反應(yīng)10_20h，反應(yīng)結(jié)束后以8000-10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10_15min，用去離子水洗滌后進(jìn)行真空干燥，然后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熱處理得到N摻雜石墨烯，其中，熱處理的溫度為900-1000°C，熱處理的時(shí)間為 0.5-1.5h ；
52、將N摻雜石墨稀超聲分散于去離子水中形成濃度為0.001-0.01mg/mL的溶液，加入2,5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯，調(diào)節(jié)2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯的濃度為0.2-0.8mol/L，浸入鉑電極，然后在-0.9?-1.2V的電位下電沉積50_100s，用去離子水洗滌，室溫干燥得到所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極。
[0009]優(yōu)選地，在SI中，熱處理的溫度為950-980°C，熱處理的時(shí)間為1_1.3h。
[0010]本發(fā)明所述N摻雜石墨烯生物傳感器中，選擇了 N摻雜石墨修飾的鉑電極為工作電極，N摻雜石墨烯中因表面覆蓋有多巴胺，避免了石墨烯的團(tuán)聚，使得到的石墨烯具有大的比表面積和介孔結(jié)構(gòu)，將其沉積在工作電極表面，分布均勾，密度可控，將其用作工作電極得到的生物傳感器穩(wěn)定性好，檢測(cè)的靈敏度高。
【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012]實(shí)施例1
一種N摻雜石墨烯生物傳感器，包括帶有三電極系統(tǒng)的絕緣性底板、絕緣層、三電極系統(tǒng)周圍形成的反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)試劑層以及反應(yīng)腔體上覆蓋的覆蓋層；所述三電極系統(tǒng)由參比電極、工作電極和對(duì)電極組成，所述工作電極為N摻雜石墨烯修飾的鉑電極；其中，所述反應(yīng)試劑層包括石墨烯、乙酰膽堿酯酶和N-甲基吡咯烷酮；所述對(duì)電極為飽和甘汞電極；所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極按照以下工藝進(jìn)行制備:
51、按重量份在100份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的氧化石墨烯溶液中加入120份Tris試劑并攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為8后加入20份多巴胺，攪拌反應(yīng)20h，反應(yīng)結(jié)束后以8000r/min的轉(zhuǎn)速離心15min，用去離子水洗滌后進(jìn)行真空干燥，然后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熱處理得到N摻雜石墨烯，其中，熱處理的溫度為900°C，熱處理的時(shí)間為1.5h ；
52、將N摻雜石墨稀超聲分散于去離子水中形成濃度為0.001mg/mL的溶液，加入2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯，調(diào)節(jié)2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯的濃度為0.8mol/L，浸入鉑電極，然后在-0.9V的電位下電沉積100s，用去離子水洗滌，室溫干燥得到所述N摻雜石墨稀修飾的鈾電極。
[0013]實(shí)施例2
一種N摻雜石墨烯生物傳感器，包括帶有三電極系統(tǒng)的絕緣性底板、絕緣層、三電極系統(tǒng)周圍形成的反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)試劑層以及反應(yīng)腔體上覆蓋的覆蓋層；所述三電極系統(tǒng)由參比電極、工作電極和對(duì)電極組成，所述工作電極為N摻雜石墨烯修飾的鉑電極；其中，所述反應(yīng)試劑層包括石墨烯、乙酰膽堿酯酶和N-甲基吡咯烷酮；所述對(duì)電極為飽和甘汞電極；所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極按照以下工藝進(jìn)行制備:
51、按重量份在200份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的氧化石墨烯溶液中加入150份Tris試劑并攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為7后加入50份多巴胺，攪拌反應(yīng)10h，反應(yīng)結(jié)束后以10000r/min的轉(zhuǎn)速離心lOmin，用去離子水洗滌后進(jìn)行真空干燥，然后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熱處理得到N摻雜石墨烯，其中，熱處理的溫度為1000°C，熱處理的時(shí)間為0.5h ;
52、將N摻雜石墨稀超聲分散于去離子水中形成濃度為0.01mg/mL的溶液，加入2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯，調(diào)節(jié)2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯的濃度為0.2mol/L，浸入鉑電極，然后在-1.2V的電位下電沉積50s，用去離子水洗滌，室溫干燥得到所述N摻雜石墨稀修飾的鈾電極。
[0014]實(shí)施例3
一種N摻雜石墨烯生物傳感器，包括帶有三電極系統(tǒng)的絕緣性底板、絕緣層、三電極系統(tǒng)周圍形成的反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)試劑層以及反應(yīng)腔體上覆蓋的覆蓋層；所述三電極系統(tǒng)由參比電極、工作電極和對(duì)電極組成，所述工作電極為N摻雜石墨烯修飾的鉑電極；其中，所述反應(yīng)試劑層包括石墨烯、乙酰膽堿酯酶和N-甲基吡咯烷酮；所述對(duì)電極為飽和甘汞電極；所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極按照以下工藝進(jìn)行制備:
51、按重量份在150份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為46%的氧化石墨烯溶液中加入130份Tris試劑并攪拌均勻，調(diào)節(jié)PH值為8后加入40份多巴胺，攪拌反應(yīng)16h，反應(yīng)結(jié)束后以9000r/min的轉(zhuǎn)速離心12min，用去離子水洗滌后進(jìn)行真空干燥，然后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熱處理得到N摻雜石墨烯，其中，熱處理的溫度為950°C，熱處理的時(shí)間為Ih ；
52、將N摻雜石墨稀超聲分散于去離子水中形成濃度為0.005mg/mL的溶液，加入2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯，調(diào)節(jié)2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯的濃度為0.5mol/L，浸入鉑電極，然后在-1V的電位下電沉積70s，用去離子水洗滌，室溫干燥得到所述N摻雜石墨稀修飾的鈾電極。
[0015]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種N摻雜石墨烯生物傳感器，其特征在于，包括帶有三電極系統(tǒng)的絕緣性底板、絕緣層、三電極系統(tǒng)周圍形成的反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)試劑層以及反應(yīng)腔體上覆蓋的覆蓋層；所述三電極系統(tǒng)由參比電極、工作電極和對(duì)電極組成，所述工作電極為N摻雜石墨稀修飾的鈾電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述N摻雜石墨烯生物傳感器，其特征在于，所述反應(yīng)試劑層包括石墨烯、乙酰膽堿酯酶和N-甲基吡咯烷酮。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述N摻雜石墨烯生物傳感器，其特征在于，所述對(duì)電極為飽和甘汞電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述N摻雜石墨烯生物傳感器，其特征在于，所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極按照以下工藝進(jìn)行制備: 51、按重量份在100-200份質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40-50%的氧化石墨烯溶液中加入120-150份Tris試劑并攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH值為7-8后加入20-50份多巴胺，攪拌反應(yīng)10_20h，反應(yīng)結(jié)束后以8000-10000r/min的轉(zhuǎn)速離心10_15min，用去離子水洗滌后進(jìn)行真空干燥，然后在氬氣保護(hù)下進(jìn)行熱處理得到N摻雜石墨烯，其中，熱處理的溫度為900-1000°C，熱處理的時(shí)間為 0.5-1.5h ； 52、將N摻雜石墨稀超聲分散于去離子水中形成濃度為0.001-0.01mg/mL的溶液，加入2,5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯，調(diào)節(jié)2，5- 二(2-噻吩)-1-對(duì)苯甲酸吡咯的濃度為0.2-0.8mol/L，浸入鉑電極，然后在-0.9?-1.2V的電位下電沉積50_100s，用去離子水洗滌，室溫干燥得到所述N摻雜石墨烯修飾的鉑電極。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述N摻雜石墨烯生物傳感器，其特征在于，在SI中，熱處理的溫度為950-980°C，熱處理的時(shí)間為1-1.3h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種N摻雜石墨烯生物傳感器，包括帶有三電極系統(tǒng)的絕緣性底板、絕緣層、三電極系統(tǒng)周圍形成的反應(yīng)腔體、反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有的反應(yīng)試劑層以及反應(yīng)腔體上覆蓋的覆蓋層；所述三電極系統(tǒng)由參比電極、工作電極和對(duì)電極組成，所述工作電極為N摻雜石墨烯修飾的鉑電極。本發(fā)明提出的N摻雜石墨烯生物傳感器，其穩(wěn)定好，靈敏度高。
【IPC分類】G01N27/327
【公開號(hào)】CN105136890
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510660527
【發(fā)明人】田野, 張曉 , 彭偉
【申請(qǐng)人】田野
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月15日