同时检测多巴胺,抗坏血酸和尿酸的石墨烯-贵金属纳米复合物基电化学传感器

工程技术理论前沿2017年3月第29卷·307·

同时检测多巴胺，抗坏血酸和尿酸的石墨烯/贵金属纳米复合物基电化学传感器

徐小萌任俊鹏陆婉婷王成鑫王欢（指导老师）

吉林建筑大学材料科学与工程学院，吉林长春 130118

摘要：抗坏血酸（AA），多巴胺（DA）和尿酸（UA）是人类代谢过程中的重要化合物，是目前生物学和化学的研究热点之一。AA，DA和UA含量的变化与人体的健康密切相关，当浓度偏离正常水平时导致一些疾病的发生，如帕金森症、精神分裂症、癫痫、亨廷顿氏舞蹈症、抑郁症、通风等。最近，电化学传感器由于其良好的敏感性、选择性、分析周期短等特点，已经被广泛地应用到检测AA、DA和UA的含量当中。但是空白电极上AA、DA和UA的氧化峰重叠导致三者的区分困难，而无法检测。

[1]。

关键词：石墨烯；抗坏血酸；贵金属纳米复合物

中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1671-5586（2017）29-0307-01

迄今为止，大量的纳米催化材料用于修饰电极制备同时检测AA、DA和UA的电化学传感器，主要包括金属纳米材料、碳基材料、聚合物等[2]。贵金属纳米传感器表现出优异的催化活性、稳定性好，但目前面临的问题是纳米尺寸的贵金属粒子在表面活性剂修饰时在化学势的作用下，会发生团聚，电化学活性的表面积会降低，传感器的灵敏度也会下降。近年来，一些科研工作者将铂、金、钯等金属纳米粒子组装到碳基纳米材料上特别是石墨烯材料，不仅防止了金属纳米粒子之间的聚集，而且极大地增加了复合材料电活性的比表面积、降低了成本，且两者之间的协同作用和电子的转移，使得石墨烯/贵金属纳米复合物用于各种传感器中并取得不错的结果。

1 石墨烯/Au纳米粒子复合物传感器

迄今为止，很多的Au纳米粒子复合物广泛作为电极材料，用于同时检测AA，DA和UA，主要有石墨烯/ Au纳米复合材料、石墨烯/Fe3O4 @ Au复合材料、碳纳米管/ Au纳米复合材料和Au @ MoS2 核壳材料。其中石墨烯/Au纳米复合材料，由于其独特的电子和催化性能，比单体材料更大的表面和更好的协同作用，得到了极大的关注。Yan等人[3]利用简单的液相还原法制备了三维石墨烯凝胶/金纳米复合材料，并制作了同时检测AA、DA和UA的电化学传感器。在最佳条件下，3DGH/AuNPs/GCE对AA，DA和UA的线性响应分别为1.0-700，0.2-30，1-60 µM，计算检测限为28 nM（AA），2.6 nM（DA）和5nM（UA），并且一些通常共存的物质（如赖氨酸，甘氨酸，葡萄糖，柠檬酸等）对传感器的干扰几乎可以忽略不计，选择性较好。

2 石墨烯/Pt纳米粒子复合物传感器

Pt基纳米催化剂的成本较高，且纳米尺寸下催化剂易聚集，基于此制备石墨烯/Pt纳米复合催化剂用于电催化是一种不错的选择。Li等人[4]利用一步反应制备了石墨烯/Pt复合物，研究了石墨烯/Pt纳米粒子复合物传感器对抗坏血酸和多巴胺的电化学响应和催化行为，结果发现AA和DA氧化的两个峰值电位之间的差异超过200 mV，可以将AA和DA 完全区分开。同时利用传感器对含有AA和DA的尿液进行了检测，结果表明，石墨烯/Pt纳米粒子复合材料将可能应用于临床使用中的AA和DA的常规分析。

3 石墨烯/Pd纳米粒子复合物传感器

商业上催化电极材料一般是贵金属Pt基材料，但是由于其成本问题，制约了传感器的商业发展。一种方法是采用成本较低并且能替代Pt的金属，如Pd。然而，与铂相比，钯具有低得多的活性，需要研究一种改进的Pd基催化剂的设计。众多科学家为此做出了很多努力，一般通过改变Pd的形貌、纳米结构、或者使用载体等手段提高催化剂的催化性能。例如，通过纳米Pd与石墨烯结合形成石墨烯/Pd催化剂，具有较高的电催化活性和稳定性。Wang等人[5]基于石墨烯/立方体Pd纳米复合材料修饰玻璃碳电极制作了DA和UA电化学传感器，利用循环伏安法和差分脉冲伏安法研究了电化学行为，发现新型石墨烯/立方体Pd纳米复合物传感器表现出良好的灵敏度，优异的选择性和出色的稳定性。石墨烯/双金属纳米粒子复合物传感器。

4 石墨烯/双金属纳米复合物传感器

与单金属纳米颗粒相比，双金属纳米粒子可以保留各组分的功能特性，并通过相互协同效应，增加表面积，增强电催化能力，促进电子转移和提高生物相容性。基于不同的合成策略，研究者制备了各种形貌结构如中空，异质，核壳，合金和孔隙的双金属纳米晶体。近年来报道了石墨烯/双金属纳米粒子复合材料，在电分析和电催化中表现出良好的电化学性能。Yan等人[6]通过一步还原乙二醇溶液合成石墨烯/Pd-Pt纳米复合材料，制备了电化学传感器，同时测定AA，DA和UA，并应用于人尿和血清样品中AA，DA和UA的检测，表现出比单一组分更高的催化活性。

5 结语

石墨烯/贵金属纳米复合物电化学传感器展现出较大的比表面积、较高的催化活性、较好的稳定性，并解决了催化剂成本偏高问题，在同时检测AA、DA和UA领域具有巨大的应用前景。

参考文献

[1]Ramesh P，Suresh G S，J.Electroanal.Chem，561，2004：173-180.

[2]Bao Y，Song J，Mao Y，et al.Electroanalysis，2011，23（4）：878-884.

[3]Zhu Q，Bao J，Huo D，et al.Sensors and Actuators B，2017，238：1316-1323.

[4]Li F，Chai J，Yang H，et al.Talanta，2010，81（3）：1063-1068.

[5]Wang J，Yang B，Zhong J，et al.Journal of Colloid and Interface Science，2017，497：172-180.

[6]Yan J，Liu S，Zhang Z，et al.Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2013，111（1）：392- 397.

吉林省大学生创新创业项目（201610191016）资助

指导教师：王欢，吉林建筑大学材料科学与工程学院，讲师。