[發(fā)明專利]一種無酶葡萄糖傳感器電極材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610716245.3
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106324059B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵長路;呂娜;苗富軍;李興華;張昕彤;劉益春
• 申請（專利權(quán)）人: 東北師范大學(xué)
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 長春市東師專利事務(wù)所 22202
• 代理人: 劉延軍

本發(fā)明提供了一種無酶葡萄糖傳感器電極材料的制備方法及應(yīng)用。將配制的硝酸銅/聚乙烯基吡咯烷酮的水溶液通過拉模的方法在洗凈的導(dǎo)電基底上形成厚度均勻的液相薄膜；將液相薄膜的導(dǎo)電基底緩慢放入液氮中，再真空冷凍干燥機(jī)中，再進(jìn)行煅燒處理；然后將進(jìn)行水熱還原反應(yīng)，得到具有三維開放式微納多孔結(jié)構(gòu)的電極材料。具有三維開放的大孔結(jié)構(gòu)，同時具有微孔及介孔結(jié)構(gòu)。作為無酶葡萄糖傳感器的電極材料表現(xiàn)出了良好的電催化氧化活性，具有較高的靈敏度，較寬的線性響應(yīng)范圍，以及較好的選擇性。本發(fā)明的制備工藝簡單、環(huán)境影響低、成本低廉，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無酶葡萄糖傳感器電極材料的制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

糖尿病是世界性的多發(fā)病和常見病，目前對糖尿病的治療主要是通過患者頻繁地監(jiān)測自身血糖濃度并注射適量的胰島素，使其血糖濃度保持在人體正常水平，這樣可以大大減輕糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病程度。目前，市場上較為常見的血糖儀是以葡萄糖氧化酶為電催化劑的酶葡萄糖生物傳感器。但是，由于葡萄糖氧化酶對溫度、濕度、pH值等環(huán)境因素具有較大的敏感性，在生產(chǎn)、運(yùn)輸及保存的過程中穩(wěn)定性較差。因此，發(fā)展一種穩(wěn)定性好、靈敏度高、選擇性強(qiáng)的無酶葡萄糖傳感器成為了研究熱點(diǎn)。

對于無酶葡萄糖傳感器電極材料的選擇一般為過渡金屬及其氧化物。與過渡金屬相比，其氧化物在空氣及電解液中具有更好的穩(wěn)定性，并且避免了過渡金屬在檢測過程中對氯離子及反應(yīng)中間產(chǎn)物出現(xiàn)的自中毒現(xiàn)象，得到了研究人員的廣泛關(guān)注。

無酶葡萄糖傳感器的靈敏度除了與其電極材料的選擇相關(guān)以外，還與電極材料的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。眾所周知，多孔結(jié)構(gòu)將有助于增加電極材料的活性位點(diǎn)，而三維開放式結(jié)構(gòu)有助于提高電解質(zhì)及檢測物質(zhì)在電極材料中的傳質(zhì)速度。因此，設(shè)計(jì)一種三維開放式的多級孔結(jié)構(gòu)將會有助于提高無酶葡萄糖傳感器電極材料的傳感性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種CuO/Cu₂O三維開放式微納多級孔結(jié)構(gòu)無酶葡萄糖傳感器電極的制備及應(yīng)用。它是利用真空冷凍干燥制備CuO/Cu₂O三維開放式微納多級孔結(jié)構(gòu)無酶葡萄糖傳感器電極的方法。CuO/Cu₂O三維開放式微納多級孔結(jié)構(gòu)對葡萄糖的氧化具有良好的電催化活性，高的靈敏度，寬的線性響應(yīng)范圍，以及良好的選擇性。本發(fā)明在血糖監(jiān)測方面有很好的應(yīng)用前景。

本發(fā)明CuO/Cu₂O三維開放式微納多級孔結(jié)構(gòu)無酶葡萄糖傳感器電極的制備方法包括以下步驟：

步驟1：將0.25 g硝酸銅溶解于4.75 ml去離子水中，再加入0.25 g聚乙烯基吡咯烷酮，并在室溫下攪拌12小時，得到均勻澄清的硝酸銅/聚乙烯基吡咯烷酮的前驅(qū)體溶液。

步驟2：采用拉模的方法將上述制備的硝酸銅/聚乙烯基吡咯烷酮的前驅(qū)體溶液在FTO上形成一層厚度均勻的液相薄膜。

步驟3：將載有前驅(qū)體液相薄膜的FTO緩慢放入液氮中（約-196 ^oC），冷凍10分鐘。

步驟4：將冷凍后的樣品迅速轉(zhuǎn)移至真空冷凍干燥機(jī)的懸掛瓶中，真空冷凍干燥機(jī)冷阱溫度為-70~-80 ^oC，壓強(qiáng)為10~20 Pa。干燥時間為24小時。

步驟5：將真空冷凍干燥后的樣品放入管式爐中進(jìn)行煅燒處理。先以1 ^oC/min的速度由室溫升溫至300^oC，再以0.5 ^oC/min的速度由300^oC升溫至500^oC，并保持1小時。

步驟6：將上述煅燒后的樣品裝入25 ml不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再加入6 ml含有3.75 mg葡萄糖的水溶液，將其密封后放入烘箱中，在180^oC的反應(yīng)溫度下保持2小時，進(jìn)行水熱還原反應(yīng)。