本发明属于电化学传感器
技术领域：
，具体涉及一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法。
背景技术：
：多巴胺(da)是人体中天然产生的重要有机化学物质，不仅作为人体内重要的神经递质，并且还控制肾脏中钠排泄，影响人体的新陈代谢多巴胺在人类中枢神经系统中负责大脑中枢神经体系的信息传递，多巴胺与几种神经错乱病症，如精神分裂、亨廷顿疾病及帕金森症状均有密切的关系，因此，多巴胺含量的检测对人类的健康以及疾病的诊断、治疗和控制有着重要意义。因此找到可靠的分析检测方法对于评估疾病进展非常重要。目前，多巴胺的检测方法有色谱法、荧光光谱法、分光光度计法以及毛细管电泳法等，以上检测方法步骤繁琐、仪器设备昂贵、成本高、灵敏度低，多巴胺的检测方法还有电化学法，该检测方法虽然操作简单、灵敏度高、响应时间短以及价格低廉，但是在使用电化学法检测多巴胺的过程中常存在一些物质会对检测形成干扰，如抗坏血酸和尿酸会在多巴胺的检测过程中会出现多巴胺、抗坏血酸和尿酸峰电位相互重叠，降低电化学传感器灵敏度，因此现有技术需要进一步的改进。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法，该检测方法具有检测灵敏度高，重现性和稳定性好，对多巴胺的检测具有高选择性；同时具有较低的检出限和优异的线性检测范围。本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种电催化材料的制备方法，包括：s1：采用电弧熔炼与熔体快淬方法制备ni30mn70合金条带，退火、腐蚀、洗涤，干燥研磨成粉，即可制得纳米多孔镍np-ni材料；s2：取np-ni材料，加入h2oscl6、hgecl3混合溶液，使其充分接触，制得np-niosge材料，真空干燥。本发明制得的纳米多孔金属材料具有更多的孔洞结构，提升其比表面积，为电化学中的氧化还原反应提供更多的催化活性位点；且具有较多广阔的电子运输通道，可以为反应中氧化还原反应中电子的得与失而提供有效的传递渠道。将其应用于电化学传感器，可有效提升对多巴胺检测的灵敏度和选择性，降低检出限。优选地，步骤s1中退火温度为800～820℃；腐蚀溶液为(nh4)2so4。优选地，步骤s2中np-ni材料与h2oscl6、hgecl3混合溶液的料液比为1mg：11.8～13.4ml；混合溶液中h2oscl6、hgecl3浓度均为0.73～0.91mmol/l。优选地，np-niosge材料中，ni、os、ge的物质的量比为19.8～21.4：0.89～1：1。本发明还公开了一种电催化材料在电化学传感器制备中的用途。一种电化学传感器，包括：工作电极，上述工作电极的基底电极为玻碳电极，上述玻碳电极表面上修饰有np-niosge/三维石墨烯；np-niosge通过上述电催化材料的制备方法制得；对电极，上述对电极为铂丝；参比电极，上述参比电极为饱和甘汞电极。本发明工作电极为玻碳电极，该玻碳电极表面上修饰有np-niosge/三维石墨烯复合物，该复合物将np-niosge与三维石墨烯复合到一起，形成更稳定的导电三维多孔的网状结构，通过提升有效传递氧化中间产物和电子的能力，提高电化学氧化活性，进而提高了灵敏度、重现性与稳定性；同时相比于现有技术，本发明制得电化学传感器具有更宽的线性范围和更低的检出限，且对多巴胺的检测具有高选择性，抗干扰能力强；操作简单，检测速度快。优选地，修饰有np-niosge/三维石墨烯复合物的玻碳电极的制备方法，具体包括：取np-niosge与三维石墨烯溶液混合，得到电极修饰材料，涂滴于预处理后的玻碳电极上，晾干后取nafion溶液滴于材料之上，晾干即得修饰电极。优选地，np-niosge材料与三维石墨烯溶液的固液比为1mg：18～22μl。优选地，电极修饰材料的浓度为4.2～5mg/ml；每次涂滴量为4～8μl。优选地，采用[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸对三维石墨烯进行功能化处理，其中[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸与三维石墨烯的质量比为18～21：1。采用[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸对三维石墨烯进行功能化处理，增加其在水中的分散性；应用在电化学传感器中，可有效提升对多巴胺检测的灵敏度，进一步降低检出限，增宽线性检测范围，增强传感器的循环使用稳定性和重现性。更优选地，[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸对三维石墨烯进行功能化处理，具体为：取三维石墨烯制得分散液，用edc·hcl和nhs活化其结构中的羧酸基团，加入[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸，在60～65℃下连续搅拌3～3.5h，反应结束后进行抽滤，用超纯水反复洗涤并冷冻干燥即可。本发明有公开了电化学传感器在检测多巴胺中的用途。本发明的又一目的在于提供一种基于上述电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法，其检出限达到10-8mol/l级别。一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法，包括：(1)配制不同多巴胺浓度的pbs缓冲溶液；(2)将上述电化学传感器放入多巴胺的pbs缓冲溶液中，利用差分脉冲伏安法对多巴胺的pbs缓冲溶液进行检测，获得不同浓度的多巴胺的pbs缓冲溶液对应的差分脉冲伏安曲线，并建立多巴胺浓度与电流强度的关系方程式。(3)将待测未知浓度的多巴胺加入至pbs缓冲溶液中，制得待测缓冲溶液，采用步骤(2)的方法获得待测缓冲溶液的差分脉冲伏安曲线及对应的电流强度，根据上述多巴胺浓度与电流强度的关系方程式，即可推导出待测缓冲溶液中的多巴胺浓度。相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：本发明制得的纳米多孔金属材料具有更多的孔洞结构，为电化学中的氧化还原反应提供更多的催化活性位点；与三维氧化石墨烯形成np-niosge/三维石墨烯复合物修饰在工作电极表面，该复合物将np-niosge与三维石墨烯复合到一起，形成更稳定的导电三维多孔的网状结构，提高电化学氧化活性，进而提高了传感器检测的灵敏度、重现性与稳定性；且有效降低检出限，增宽检测范围。采用[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸对三维石墨烯进行功能化处理，可起到协同增强的作用，进一步提升对多巴胺检测的灵敏度和重现性，扩大线性检测范围。相比于现有技术，本发明制得电化学传感器具有更宽的线性范围和更低的检出限，且对多巴胺的检测具有高选择性，抗干扰能力强；操作简单，检测速度快。因此，本发明提供了一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法，该检测方法具有检测灵敏度高，重现性和稳定性好，对多巴胺的检测具有高选择性；同时具有较低的检出限和优异的线性检测范围。附图说明图1为本发明试验例1中sem测试结果示意图；图2为本发明试验例2中电化学传感器检测范围及检出限测试结果对比示意图。具体实施方式以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：本发明所用氧化石墨烯购自上海麦克林生化科技有限公司，ar级纯度；本发明实施例所用三维石墨烯的制备为：将20mg氧化石墨烯分散于10ml水中超声处理30min，得到2mg/ml的均匀分散液；把40mgl-半胱氨酸加入上述溶液中，随后滴加200μl氨水(25％)，搅拌均匀，置于油浴中加热3h，冷却至室温后，用超纯水洗涤并干燥，得到三维石墨烯。实施例1：一种电催化材料的制备：s1：纳米多孔金属材料前驱体合金为ni30mn70，采用电弧熔炼与熔体快淬方法制备ni30mn70合金条带，在管式炉中800℃下退火24h，再将其置于1m(nh4)2so4溶液中在50℃水浴锅下腐蚀48h，用超纯水和乙醇洗涤4次，最后将材料置于真空干燥箱中45℃干燥24h后研磨成粉，即可制得纳米多孔镍np-ni材料；s2：称取np-ni材料，再加入0.8mm的h2oscl6、hgecl3混合溶液(料液比为1mg：12.3ml)，置于温度5℃和n2保护下持续搅拌1h，使其充分接触，反应1h，制得np-niosge材料，最后用超纯水清洗材料数次并真空干燥24h。其中，np-niosge材料中ni、os、ge的物质的量比为20.4：0.92：1。一种电化学传感器，包括：工作电极，上述工作电极的基底电极为玻碳电极，玻碳电极表面上修饰有np-niosge/三维石墨烯复合物；对电极，上述对电极为铂丝；参比电极，上述参比电极为饱和甘汞电极。其中，修饰有np-niosge/三维石墨烯复合物的玻碳电极的制备：称取np-niosge与三维石墨烯溶液(固液比为1mg：20μl)混合，然后超声1h使溶液完全混合均匀，得到电极修饰材料，浓度为5mg/ml；取6μl的电极修饰材料涂滴于预处理后的玻碳电极(gce)上，晾干后，取3μl0.5％nafion溶液滴于材料之上，晾干即可。玻碳电极预处理为：将gce用al2o3粉末打磨抛光，然后在超声仪中以水、乙醇、超纯水的顺序各超声清洗5min，干燥后备用。一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法：(1)配制多巴胺的浓度依次为0mol/l、5×10-7mol/l、1×10-6mol/l、3×10-6mol/l、5×10-6mol/l、1×10-5mol/l、2×10-5mol/l的多巴胺的pbs缓冲溶液；其中，pbs缓冲溶液的浓度为0.01mol/l，ph值为7.0；(2)将上述电化学传感器放入多巴胺的pbs缓冲溶液中，利用差分脉冲伏安法对多巴胺的pbs缓冲溶液进行检测，获得不同浓度的多巴胺的pbs缓冲溶液对应的差分脉冲伏安曲线，并建立多巴胺浓度与电流强度的关系方程式；其中，差分脉冲伏安法的测试参数设置为：仪器型号chi760e，电位扫描范围0.08～0.45v，振幅0.05v，脉冲宽度10ms，样品间隔0.0169s，脉冲周期0.5s，静止时间2s，灵敏度1e-4a/v。(3)将待测未知浓度的多巴胺加入至pbs缓冲溶液中，制得待测缓冲溶液，采用步骤(2)的方法获得待测缓冲溶液的差分脉冲伏安曲线及对应的电流强度，根据所述多巴胺浓度与电流强度的关系方程式，即可推导出待测缓冲溶液中的多巴胺浓度。实施例2：一种电催化材料的制备与实施例1的不同之处在于：np-ni材料与h2oscl6、hgecl3混合溶液的料液比为1mg：13.1ml；混合溶液中h2oscl6、hgecl3浓度均为0.84mmol/l；其中，np-niosge材料中ni、os、ge的物质的量比为21.2：0.98：1；一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：np-niosge材料与三维石墨烯溶液的固液比为1mg：19.4μl；一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。实施例3：一种电催化材料的制备与实施例1的不同之处在于：np-ni材料与h2oscl6、hgecl3混合溶液的料液比为1mg：12.7ml；混合溶液中h2oscl6、hgecl3浓度均为0.9mmol/l；其中，np-niosge材料中ni、os、ge的物质的量比为19.8：0.9：1；一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：np-niosge材料与三维石墨烯溶液的固液比为1mg：18.2μl；一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。实施例4：一种电催化材料的制备与实施例1的不同之处在于：np-ni材料与h2oscl6、hgecl3混合溶液的料液比为1mg：13ml；混合溶液中h2oscl6、hgecl3浓度均为0.78mmol/l；其中，np-niosge材料中ni、os、ge的物质的量比为20.9：0.95：1；一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：np-niosge材料与三维石墨烯溶液的固液比为1mg：21μl；一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。实施例5：一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：采用[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸对三维石墨烯进行改性。具体为：取三维石墨烯制得分散液，用edc·hcl和nhs活化其结构中的羧酸基团，加入[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸(与三维石墨烯的质量比为20.3：1)，在65℃下连续搅拌3～3.5h，反应结束后进行抽滤，用超纯水反复洗涤并冷冻干燥即可。一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。对比例1：一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：采用np-nios代替np-niosge材料。一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。对比例2：一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：采用np-nige代替np-niosge材料。一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。对比例3：一种电化学传感器与实施例1的不同之处在于：采用np-nipt代替np-niosge材料。一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法与实施例1相同。试验例1：1、sem扫描电镜测试采用德国zeiss公司的evo18型扫描电子显微镜对样品外观形貌的表征。将过干燥的样品被贴附于样品台上，表面喷金，真空环境下，在加速电压为10kv，不同倍率下观察材料表观形貌。对实施例1制得的np-niosge材料进行上述测试，结果如图1所示。从图中可以看出，材料表面有星星点点的白色材料附着在上面，是通过简单的置换所负载上的os和ge，且可以看到表面分布的小孔洞，能够为电化学反应提供更多的电子运输通道和电催化活性位点以及较大的比表面积。2、分散性表征分散性测试通过将三维石墨烯及其功能化改性后的三维石墨烯分别加入到去离子水中分散，并超声处理6h。静置一段时间，观察分散性，以出现沉淀时间为评判标准。观察发现，三维石墨烯在水中的分散性不好，2d后会完全沉降；而采用[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸功能化的三维石墨烯，静置一周的时间依然呈现较好的分散现象。表明功能化三维石墨烯，可有效提升其在水中的分散性。试验例2：线性范围与检出限测试测试方法：使用电化学工作站进行电化学测试，30ml0.1mpbs溶液(ph＝7.4)作为电解液，多巴胺浓度为0.1～300μm，溶液搅拌速度为200rpm，设定电位范围-0.2～0.5v，采用差分脉冲伏安法工作方式，对实施例1制得的电化学传感器进行测试，其电流信号如图2所示。从图中分析可知，实施例1构建的多巴胺电化学传感器，在0.1～300μm浓度范围内，多巴胺的氧化峰电流值与其浓度成线性关系，线性相关系数r2＝0.9998，检出限为0.028μm。同样的对对比例1～3、实施例2～5制得的电化学传感器进行测试，结果如表1所示：表1各种修饰电极对多巴胺检测结果样品线性范围(μmol/l)检出限(μmol/l)对比例10.2～2500.86对比例20.5～3000.23对比例30.5～3000.42实施例20.1～3000.041实施例30.1～3000.035实施例40.1～3000.039实施例50.08～3000.011参照样1(electrochimicaacta，2011,56(5)：1955)1.0～101.0参照样2(analyticalmethods，2015,7(2)：779)0.2～309.199从表1中可以看出，实施例2～5制得传感器的线性范围要宽于对比例1～3以及现有技术，检出限均到达10-8mol/l的级别，明显低于对比例1～3和现有技术；以上结果表明本发明制得的np-niosge材料运用到多巴胺电化学传感器中，可有效增宽线性检测范围，降低检测限，提高检测的灵敏度。其中，实施例5的效果要好于实施例1～4，表明[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸功能化三维石墨烯后起到协同增强的作用。试验例3：1、重现性和稳定性测试用同一支修饰电极连续测定0.1mm的多巴胺10次，记录数据并计算其相对标准偏差(rsd)，表征其重现性；然后将修饰电极放在4℃冰箱中保存20d，测定0.1mm的多巴胺，计算多巴胺的电流响应信号相对于初始信号的下降幅度h，表征其稳定性。对对比例1～3，实施例1～5进行上述测试，结果如表2所示：表2不同传感器重现性和稳定性测试结果从表2中可以分析，实施例1制得的电化学传感器具有优异的重现性和稳定性，均高于对比例1～3，表明本发明制得的np-niosge材料运用到多巴胺电化学传感器中，可有效增强其稳定性和重现性；实施例5的效果要好于实施例1，表明[羧基甲基-(2,4-二羟基苄基)氨基]乙酸功能化三维石墨烯后起到协同增强的作用。2、选择性测试按照对比例1、实施例1、实施例5制得的电化学传感器分别用于多巴胺、葡萄糖、抗坏血酸和尿酸的同时检测。测试方法：使用电化学工作站进行电化学测试，30ml0.1mpbs溶液(ph＝7.4)作为电解液，多巴胺浓度为0.05mm，葡萄糖的浓度为1.0mm，抗坏血酸浓度为1.0mm，尿酸浓度为0.1mm，溶液搅拌速度为250rpm，设定电位范围-0.2～0.5v，采用差分脉冲伏安法工作方式，出峰位置记录结果如表3所示。表3出峰位置测试结果从图中分析可知，实施例1制得传感器检测多巴胺、葡萄糖、抗坏血酸和尿酸的出峰位置之间存在显著的差别，可以实现对多巴胺的高选择性检测，效果明显好于对比例3。该实验结果表明，在葡萄糖、抗坏血酸和尿酸同时存在的情况下，本发明制得的传感器可以特异性检测多巴胺。试验例4：实际样品分析用dpv法对人体血清样品中的多巴胺进行了直接分析，探讨了实施例1制得的电化学传感器在实际样品分析中的应用。血清样本在测量前用pbs(ph＝7.0)稀释500倍，未进行其他预处理。在所制备的样品中没有检测到多巴胺，故而可以作为空白样品。分别加入三种不同浓度的多巴胺标液，即0.1μm、1μm、10μm。测试结果如表4所示：表4实际样品检测结果从表4中可以看出，该方法的回收率范围为95.22～103.85％之间，说明在实验条件下，构建的电化学生物传感器可用于实际样品中多巴胺的测定。上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种电催化材料的制备方法，包括：
s1：采用电弧熔炼与熔体快淬方法制备ni30mn70合金条带，退火、腐蚀、洗涤，干燥研磨成粉，即可制得纳米多孔镍np-ni材料；
s2：取np-ni材料，加入h2oscl6、hgecl3混合溶液，使其充分接触，制得np-niosge材料，真空干燥。
2.根据权利要求1所述的一种电催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中退火温度为800～820℃；腐蚀溶液为(nh4)2so4。
3.根据权利要求1所述的一种电催化材料的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中np-ni材料与h2oscl6、hgecl3混合溶液的料液比为1mg：11.8～13.4ml；所述混合溶液中h2oscl6、hgecl3浓度均为0.73～0.91mmol/l。
4.权利要求1所述制备方法制得的一种电催化材料在电化学传感器制备中的用途。
5.一种电化学传感器，包括：
工作电极，所述工作电极的基底电极为玻碳电极，所述玻碳电极表面上修饰有np-niosge/三维石墨烯；所述np-niosge通过权利要求1所述的制备方法制得；
对电极，所述对电极为铂丝；
参比电极，所述参比电极为饱和甘汞电极。
6.根据权利要求5所述的一种电化学传感器，其特征在于：所述修饰有np-niosge/三维石墨烯复合物的玻碳电极的制备方法，具体包括：
取np-niosge与三维石墨烯溶液混合，得到电极修饰材料，涂滴于预处理后的玻碳电极上，晾干后取nafion溶液滴于材料之上，晾干即得修饰电极。
7.根据权利要求6所述的一种电化学传感器，其特征在于：所述np-niosge材料与三维石墨烯溶液的固液比为1mg：18～22μl。
8.根据权利要求6所述的一种电化学传感器，其特征在于：所述电极修饰材料的浓度为4.2～5mg/ml；每次涂滴量为4～8μl。
9.权利要求5所述的电化学传感器在检测多巴胺中的用途。
10.基于权利要求5所述的电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法，其检出限达到10-8mol/l级别。
技术总结本发明公开了一种基于电化学传感器高选择性检测多巴胺的方法，涉及电化学传感器技术领域。该检测方法用到的电化学传感器具体包括：工作电极，基底电极为玻碳电极，表面上修饰有NP‑NiOsGe/三维石墨烯的复合物；对电极为铂丝；参比电极为饱和甘汞电极。基于本发明制得的电化学传感器检测多巴胺，具有检测灵敏度高，重现性和稳定性好，检出限低和线性检测范围宽的优点，且可实现多巴胺的特异性检测。
技术研发人员：赵顺;路宽
受保护的技术使用者：嘉兴市爵拓科技有限公司
技术研发日：2020.12.03
技术公布日：2021.03.12
