[發明專利]鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料制備非酶葡萄糖傳感器的方法

無效

• 申請號: 200910067282.6
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101603941A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 由天艷;劉陽
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: G01N27/413
• 分類號: G01N27/413;D01D1/02;D01D5/00
• 代理公司: 長春科宇專利代理有限責任公司
• 代理人: 馬守忠

技術領域

本發明涉及鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料制備非酶葡萄糖傳感器的方法。

背景技術

葡萄糖傳感器在糖尿病的診斷和食品工藝的監控中具有廣泛應用。數十年來，人們對靈敏度高、響應快速、穩定性好且成本低的葡萄糖傳感器的需求與日俱增。自從1962年酶電極首次問世以來(ClarkJr.et?al.，Ann.N.Y.Acad.Sci.，1962，102，29-45.)，將葡萄糖氧化酶固定于電極表面從而構建電化學生物傳感器的方法一直在該領域占據著主導地位。此類酶傳感器具有較好的選擇性和較高的靈敏度，然而，由于酶自身的化學和熱穩定性較差，加之酶的固定過程相對繁瑣，使其應用具有一定的局限性。為此，人們開始研究在非酶條件下，在鉑、金以及合金電極上對葡萄糖進行直接檢測(Sun，Y.et?al.，Anal.Chem.，2001，73，1599-1604.)。盡管貴金屬電極對于直接檢測葡萄糖表現出了很高的催化活性，但該類電極表面容易吸附化學反應中間體以及溶液中的氯離子，因此導致其在檢測過程中穩定性較差。此外，電極材料的高成本也限制了貴金屬電極的商業化推廣，畢竟低成本批量生產是滿足市場需求的重要條件。可見，開發具有高靈敏度和穩定性、抗污染能力強且成本低的非酶葡萄糖傳感器具有重要意義。

電紡作為一種連續制備纖維材料的有效方法，引起了學術界和工業界的廣泛關注，該方法制備的纖維直徑范圍為幾十納米至幾十微米(Greiner，A.et?al.，Angew.Chem.Int.Ed.，2007，46，5670-5703.)。近年來，隨著電紡技術在合成過程方面的快速發展，其應用領域也逐漸擴展到光電、催化、過濾和醫學研究，然而，電紡材料在電化學傳感器方面的應用研究仍處于初級階段。由于電紡技術具備連續生產和通用性強等特點，因而此類材料在電化學傳感領域具有潛在的應用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種利用鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料制備非酶葡萄糖傳感器的方法。

所述的鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料，是由粒徑為20-80nm的鎳納米顆粒和直徑為100-700nm的碳納米纖維組成；

本發明所涉及的鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1)電紡溶液的制備：將8-12wt.％聚丙烯腈和3-7wt.％乙酰丙酮鎳溶于溶劑二甲基甲酰胺中，從而得到均一的混合溶液；

2)電紡：將步驟1)中所得的均一的混合溶液在80-120kV/m電場強度下進行電紡，噴絲頭和收集板的間距為20-40cm，施加的電壓為20-40kV，從而制得聚丙烯腈/乙酰丙酮鎳復合纖維；

3)將步驟2)中所得的復合纖維在200-250℃退火2-4h，從而部分氧化聚丙烯腈纖維；

4)以1-3℃/min的速度升溫至200-400℃，在該溫度下氮氣環境中保持1-3h，從而穩定纖維形貌；

5)以1-3℃/min的速度升溫至400-600℃，在該溫度下通入氫氣和氮氣的混合氣體中保持1-3h，其中，氫氣∶氮氣＝1∶2，從而還原鎳離子；

6)以4-6℃/min的速度升溫至800-900℃以碳化復合物納米纖維，在該溫度下保持20-40min然后在氮氣中冷卻到室溫，得到鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料；

7)將步驟6)中制得的鎳納米顆粒/碳納米纖維復合材料與液體石蠟以質量比為50∶50-70∶30的比例混合均勻，得到糊狀物；

8)將步驟7)中得到的糊狀物填入內徑為0.5-1.5mm，高度為3-4cm的玻璃管中，填實壓緊，玻璃管的一端插入銅絲當導線，從而制得非酶葡萄糖傳感器。

本發明所涉及的非酶葡萄糖傳感器的電化學測試，包括如下步驟：

1)葡萄糖溶液的配制

葡萄糖儲備液的濃度為50-100mM，儲備液在4℃冰箱中放置過夜以消旋化。

2)葡萄糖的電化學檢測

葡萄糖的電化學檢測在濃度為0.05-0.1M的氫氧化鈉溶液中進行。電化學實驗在CHI?832電化學分析儀上進行，采用傳統三電極體系：Pt絲作為輔助電極，Ag/AgCl作為參比電極，制備的葡萄糖傳感器作為工作電極。在攪拌條件下，向檢測池中加入1.0μM-1.0mM葡萄糖，記錄穩定后的電化學信號。

有益效果