[發明專利]一種無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202210208747.0
• 申請日: 2022-03-04
• 公開（公告）號: CN114460151A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 吳紹龍;于逸凡;馬露;秦琳玲;盧文祥;李孝峰
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327;G01N27/30
• 代理公司: 蘇州智品專利代理事務所(普通合伙) 32345
• 代理人: 豐葉

1.一種無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，所述葡萄糖光電化學傳感電極為復合層式結構，其特征在于：沿著入射光的入射方向依次包括葡萄糖氧化酶層、金屬納米顆粒層、n型半導體薄膜層、金屬薄膜層、平面絕緣基底；所述的金屬薄膜層同時用作所述葡萄糖光電化學傳感電極的背導電層和光反射層；金屬薄膜層中的部分金屬元素摻雜入所述n型半導體薄膜層，并形成歐姆接觸；所述的金屬薄膜層、n型半導體薄膜層和金屬納米顆粒層之間形成光學諧振腔；其中，n型半導體薄膜層對入射光形成帶間吸收，產生光生電子空穴對；金屬納米顆粒層對入射光形成帶內吸收，產生熱電子空穴與熱空穴對；所述金屬納米顆粒層與所述的n型半導體薄膜層形成肖特基接觸，其中金屬納米顆粒層吸光而產生的部分熱電子注入至所述n型半導體薄膜層中；所述的葡萄糖氧化酶層修飾于所述金屬納米顆粒層表面。

2.根據權利要求1所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述的金屬納米顆粒層中的納米顆粒直徑為5~100 nm，呈現為非連續、無規律地空間分布，納米顆粒材質為金、銀、銅、鉑中的任意一種或多種的混合。

3.根據權利要求1所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述的n型半導體薄膜層材質為二氧化鈦、氧化鋅、三氧化二鐵、二氧化錫、氧化鉻中的任意一種或多種的混合，厚度為50~500 nm。

4.根據權利要求1所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述的金屬薄膜層的材質為銀、鋁、鈦、鋅中的任意一種或多種的混合，厚度為100 nm ~ 50 μm。

5.根據權利要求1所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述的葡萄糖氧化酶層厚度為100 nm ~ 1 μm。

6.根據權利要求1所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述的入射光為太陽光或模擬太陽光。

7.根據權利要求1所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述金屬薄膜層通過外置導線連依次連接有電流計、對電極。

8.根據權利要求7所述的無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極，其特征在于：所述的對電極選用鉑電極。

9.一種無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極的制備方法，其特征在于包括：1）對平面絕緣基底進行化學清理之后，在其表面通過物理法沉積一層100 nm ~50 μm的金屬薄膜層；

2）通過物理法在所述金屬薄膜層表面沉積一層50~500 nm 的n型半導體薄膜層；

3）在400~600 °C空氣氛圍中熱處理2~3小時；

4）采用電化學沉積法在所述n型半導體薄膜層表面生長金屬納米顆粒層；

5）對金屬納米顆粒層進行氧等離子體處理，用以增強n型半導體薄膜層與金屬納米顆粒層復合結構的親水性；

6）通過旋涂法或浸泡法將葡萄糖氧化酶修飾于金屬納米顆粒層表面，以形成葡萄糖氧化酶層；

7）自然干燥，得到金屬薄膜層/n型半導體薄膜層/金屬納米顆粒層/葡萄糖氧化酶層的多層結構；

8）在步驟7）制得的多層結構中的金屬薄膜層上引出導線端，即制得葡萄糖光電化學傳感電極。

10.根據權利要求9所述的一種無偏壓酶促型葡萄糖光電化學傳感電極的制備方法，其特征在于：平面絕緣基底選用二氧化硅基底，金屬薄膜層選用鋁薄膜層，n型半導體薄膜層選用二氧化鈦薄膜層，金屬納米顆粒層選用金納米顆粒層。