[發明專利]雙氧水電化學傳感器及其制備方法

無效

• 申請號: 201010554761.3
• 申請日: 2010-11-19
• 公開（公告）號: CN102043002A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 衛敏;孔祥貴;段雪
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

技術領域

本發明屬于電化學傳感器制備技術領域，特別涉及一種萘酚綠與水滑石多層復合薄膜修飾的雙氧水電化學傳感器及其制備方法。

背景技術

近年來，電化學生物傳感器由于其高選擇性、高靈敏度、分析快捷，操作方便等各種優點，在生物醫學、環境監測、食品醫藥工業等領域有廣泛的需求。1962年，Clark首次提出了研制葡萄糖酶生物傳感器的設計原理，在此基礎上，1967年UPdike和Hicks成功研制出葡萄糖氧化酶傳感器，用于定量檢測血清中葡萄糖的含量。從此以后，基于酶電極的生物傳感器研究得到迅速發展。目前此類基于生物酶的生物電化學傳感器在檢測領域中的應用仍存在著許多缺點，主要體現在：(1)酶分子的化學穩定性和熱穩定性差；(2)生物酶分子的活性點通常被肽鏈包圍在內部不易暴露，因而電子很難在酶和電極之間傳遞。解決以上基于酶的電化學生物傳感器應用中存在的問題，制備性能優越的電化學生物傳感器對電化學分析領域的發展具有現實意義。

無機層狀的陰離子材料-水滑石是一種二維層狀材料，由于其具有多因素可調變性，高光、熱穩定性及好的生物相容性得到了廣泛的應用，特別是含有過渡金屬的水滑石由于過渡金屬本身的性質及水滑石的特殊結構使得其在電化學領域得到廣泛的應用，而且由于水滑石層板的可剝離性使其可與不同種類的聚合物陰離子進行組裝，同時LDHs的層狀結構特征使其易于形成多層復合功能薄膜。

將帶有負電荷的萘酚綠與水滑石納米片進行層層交替組裝，形成有機-無機復合超薄膜，利用水滑石層板的剛性結構和電荷有序性可實現萘酚綠分子在層間的定向排列，有利于電子在電活性物質和電極間的傳遞。實現電極的修飾方法通常有溶劑蒸發法、層層組裝法及滴涂法。層層組裝方法具有以下優點：(1)薄膜的厚度在納米和微米級可控；(2)分子水平的結合；(3)基底形狀無限制；(4)有較強的結合力。

發明內容

鑒于上述情況，本發明提供一種萘酚綠與水滑石多層復合薄膜修飾的雙氧水電化學傳感器及其制備方法。本發明的技術方案為：基于靜電相互作用，萘酚綠與剝離的水滑石納米片狀層板通過層層自組裝的方法，構成均一分散，高度有序的萘酚綠與水滑石多層復合薄膜修飾的傳感器。

本發明制備的雙氧水電化學傳感器由玻碳電極片和其表面鍍覆的修飾薄膜組成，該修飾薄膜是萘酚綠與剝離的水滑石納米片狀層板交替靜電組裝的多層復合薄膜，該復合薄膜共2-50層，第一層為萘酚綠，與玻碳電極片直接組裝，每層均為分子水平結合的高取向薄膜；該傳感器的電位差為12-16mV，氧化電流與還原電流值的比值為1.1-1.3，具有可逆性；該傳感器的氧化電流隨著雙氧水濃度的增加而增加，還原電流隨著雙氧水濃度的增加而減小，對雙氧水的檢測限為0.9微摩爾/升，線性響應范圍為8×10^-6-1.8×10^-4摩爾/升。

本發明具體制備步驟如下：

1)配制濃度為1-3g/L的萘酚綠溶液A；

2)制備層間陰離子為NO₃^-，層板二價、三價金屬陽離子摩爾比Co²⁺/Al³⁺＝2.0-4.0的水滑石；

3)氮氣保護條件下，將步驟2)制備的水滑石加入甲酰胺或乙二醇溶劑里進行剝離，加入量為0.5-5g/L，攪拌速度為3000-5000轉/分，反應24-48小時后離心，棄去沉淀物，得到澄清透明膠體溶液B；

4)將打磨干凈的玻碳電極片在溶液A中浸泡10-20分鐘，用去離子水充分清洗后，放入溶液B中，浸泡10-20分鐘并充分清洗，得到一次循環的萘酚綠與水滑石復合薄膜；

5)重復步驟4)1-25次，得到萘酚綠與水滑石多層復合薄膜，真空干燥后即得雙氧水電化學傳感器。

所述的水滑石的化學組成式為：[Co_1-xAl_x(OH)₂](NO₃)_x·mH₂O，其中，0.2≤x≤0.33；m為結晶水的數量，其取值范圍是0≤m≤2。

所述的水滑石采用尿素法、離子交換法制備。

步驟4)中所述的打磨玻碳電極片的方法為：將玻碳電極片用0.02-0.1μm的Al₂O₃粉末打磨成鏡面，用超純水清洗，依次在濃硝酸，無水乙醇，超純水中超聲20-60秒。