[發明專利]一維氧化銅納米陣列葡萄糖傳感器電極材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310142764.X
• 申請日: 2013-04-23
• 公開（公告）號: CN103265061A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 劉軍楓;許麗;劉熙俊;孫曉明
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y30/00;B82Y40/00;G01N27/327
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 何俊玲

技術領域

本發明屬于無機功能材料領域，具體涉及一維氧化銅納米陣列傳感器電極材料及其制備方法，該納米材料可用于無酶葡萄糖生物傳感器電極。

背景技術

人體血液中各種化學成份的分析一直是衡量人體健康狀況的重要標準之一。其中血糖水平的檢測為糖尿病臨床診斷和衡量新陳代謝水平提供了重要的依據，也為控制由糖尿病引發的并發癥的早起預防提供了最有效的解決途徑[Chem.Rev.2008,108,814]。目前檢測血糖的方法很多，其中電化學分析檢測血糖濃度由于其快速、靈敏、準確性高等特點備受關注[Microchim.Acta.2013,180,161]。自上個世紀九十年代開始，固定葡萄糖氧化酶生物傳感器的研究已經變的非常普遍，這種葡萄糖氧化酶生物傳感器具有靈敏度高，選擇型好，響應速度快的優勢，但由于酶本身存在的固有缺陷，如酶價格相對較高，固定酶后重復性差，不同種類酶固定程序復雜及負載酶葡萄糖生物傳感器操作環境苛刻等種種問題存在，使得固定葡糖糖氧化酶生物傳感器的發展受到了一些限制，所以目前無酶葡萄糖傳感器的研究引起了人們廣泛的關注[Biosens.Bioelectron.2010,25,1402]。但是利用材料的結構優勢研究電分析葡萄糖氧化反應的電極材料報道卻很少，沒有充分發揮材料的結構優勢，基于此，我們設計調控不同形貌陣列結構的氧化銅納米電極材料，以突顯結構優勢在氧化銅納米陣列電極材料在電分析葡萄糖氧化反應中的關鍵作用。

現階段，氧化銅納米材料被應用于無酶葡萄糖生物傳感器的研究有很多，如氧化銅修飾碳納米管復合材料[Electrochem.Commun.2011,13,363-365]，氧化銅納米粒子材料[CrystEngComm.2010,12,1120-1126]等。其制備方法一般采用水熱法[Electroanalysis,2010,23,497-502],電化學極化法[Electrochim.Acta.2010,55,1612-1618]等。上述氧化銅納米陣列電極材料的制備方法雖被廣泛采用，但是其制備過程存在一定的局限性，如有的需要相對較高的合成溫度或需要涂覆在導電基底表面，操作不夠簡便，有的需要添加表面活性助劑，對環境具有一定的污染性；有的合成時需外加銅源或合成產率不高，成本比較大，有的不易實現對材料形貌的可控性。因此發展出一種操作簡單，環境友好，成本低、產率高的制備方法，獲得尺寸均一、結構規整、形貌可控性好的氧化銅納米電極材料，具有十分重要的意義，可作為電分析檢測葡萄糖氧化反應的一種有效的、性能優異的電極材料。

發明內容

本發明的目的是提供一維氧化銅納米陣列電極材料及其制備方法，并將該一維氧化銅納米陣列用做電分析檢測葡萄糖氧化反應的電極材料。

該氧化銅納米陣列電極材料是在銅片上原位生長一維氧化銅納米材料且以陣列形式分布,該一維氧化銅納米材料的形狀是管、棒或帶狀，該氧化銅納米材料的直徑為200-300nm，長度為10-15μm；且具有豎直取向生長、尺寸均一、結構規整、形貌可控等特點。

此發明方法無需使用任何模板及表面活性劑，三電極體系下，利用陽極氧化的方法對銅基底表面進行刻蝕，經過煅燒后使銅基底形成大面積、致密均勻的氧化銅納米陣列。此方法的優點在于反應條件溫和、操作簡單、環境友好、成本低、產率高等特點。這種陣列式氧化銅納米電極材料具有顯著的尺寸效應，高比表面積，及高活性位點暴露等結構優勢，豎直的生長取向及獨立的結構單元使其具良好的導電性和電子傳輸能力，因此在應用做電分析檢測葡萄糖氧化反應時，展現了極好的靈敏度，極寬的線性范圍及極低的檢測線，同時具有良好的選擇性、可重復性及穩定性，是一種具有極大應用前景的電分析檢測葡萄糖氧化反應的電極材料。

氧化銅納米陣列電極材料的制備方法，具體步驟如下：

a．將純度為99.99%銅片用濃鹽酸超聲清洗5-10min,再用無水乙醇或丙酮超聲清洗10min,再用去離子水清洗干凈，得到銅基底備用；使用前用絕緣性材料涂抹在銅片一面（稱作背面），避免與電解液接觸。

b．采用三電極體系電化學工作站,以銅片為工作電極；鉑電極為對電極；飽和甘汞電極為參比電極，以40-50ml濃度為0.5-4.5mol/L的KOH為電解質溶液，將銅片浸入電解質溶液中面積為0.5-1cm²，利用電化學工作站施加恒定的電流0.75-4.0mA?cm^-2，進行陽極極化反應；

c.極化反應15-25min后取出銅片，分別用乙醇和去離子水沖洗2-3次，再放到恒溫鼓風干燥箱中干燥。