一种传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种传感器，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。本发明专利技术还涉及一种传感器的制备方法，以及涉及该方法制备的传感器。本发明专利技术通过制得在电极芯的表面上形成具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜的传感器，提高了传感器检测对苯二酚时的稳定性和重现性，且其检出限低，能够在较宽的范围内对对苯二酚进行检测，灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传感器，一种传感器的制备方法，以及该方法制备的传感器。
技术介绍
目前，酚类物质的检测主要采用色谱、色-质联用等技术手段，需要使用大型复杂 的仪器设备，能耗高，分析时间长，很难进行现场、快速检测，不利于城乡普遍推广。与之不 同的是，电化学传感器具备灵敏、快速、低能耗、低成本、易自动控制、适合现场分析等特点， 因而备受青睐，应用日趋广泛。酚类物质都含有电活性基团（酚羟基），在一定电位下可以 得失电子产生氧化还原电流，这为电化学测定酚类物质提供了理论基础。但从目前研究情 况来看，这些纳米电化学传感器的制备方法几乎都是先合成出纳米颗粒，然后将其分散在 特定溶剂中，取适量纳米粒子分散液滴涂到电极表面，挥发溶剂后，纳米粒子通过疏水、吸 附等物理作用固定在电极表面形成纳米薄膜。这种分散滴涂法制备的检测酚类物质的纳米 电化学传感器存在许多缺陷。第一：灵敏度很低，分析时间长。原因主要为是，酚类物质在 一般传感器上的电化学活性差，产生的电信号微弱，为弥补传感器灵敏度的不足，实际测定 时都采用长时间富集来提高酚类物质在传感器表面的浓度和响应信号；第二：纳米颗粒与 电极表面的结合弱，稳定性差，使用寿命短；第三：采用手工滴加，薄膜均匀性难以保证，并 易受环境温度、湿度，溶剂极性、挥发性等参数的影响，严重影响其测定结果的重现性。因 此，在电极表面如何能够获得稳定性高、重现性好、性能更加优异的酚类物质纳米敏感材料 是目前急需解决、富有挑战性的研究课题。 近年来，三维有序大孔材料（3D0M)备受关注，三维有序大孔材料不仅具有通常多 孔材料的一般特点，如比表面积大、孔隙率高等性质，而且还具有孔结构排列周期性强、孔 径分布窄、孔尺寸均匀可调及整体结构三维长程有序等一系列的自身特点，大孔的孔壁通 常由纳米粒子组成，将纳米粒子材料的特性和有序的大孔结构相结合，有利于产生新颖的 功能或特性，也使得三维有序大孔材料在新型催化剂或催化剂载体、电极材料等方面具有 很好的应用潜力。目前，有报道将聚L-半胱氨酸用于制备传感器，但由于聚L-半胱氨酸不 导电，所以沉积膜层不能太厚，致使三维有序大孔材料的优点不能完全体现，此外，聚L-半 胱氨酸修饰电极的稳定性也不好。 因此，现在急需一种稳定性高、重现性好、性能更加优异的检测酚类物质的纳米传 感器。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中检测酚类物质的纳米传感器的稳定性低和重现 性差，传感器性能较差的缺陷，提供一种传感器，一种传感器的制备方法，以及该方法制备 的传感器。 本专利技术的专利技术人在研究中发现，只要传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构 的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。即可提高传感器用于 检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，并提高传感器的性能。 因此，为了实现上述目的，本专利技术提供了一种传感器，该传感器包括电极芯和具有 三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。 另一方面，本专利技术还提供了一种传感器的制备方法，该方法包括： (1)在电极芯的表面上通过加速垂直沉积的方法将微球自组装成胶体晶体模板； (2)通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物； (3)通过能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂溶解去除胶体晶体模板。 第三方面，本专利技术还提供了如上所述的方法制备的传感器。 本专利技术通过制得在电极芯的表面上形成具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜 的传感器，提高了传感器检测对苯二酚时的稳定性和重现性，且其检出限低，能够在较宽的 范围内对对苯二酚进行检测，灵敏度高。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。 【附图说明】 图1是本专利技术的一种胶体晶体模板； 图2是本专利技术的一种具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜； 图3是本专利技术的实施例1电沉积聚2-氨基-5-巯基-1，3, 4-噻二唑的循环伏安 图； 图4是对苯二酚在实施例1-6和对比例1制得的传感器上进行DPV测试的DPV响 应图； 图5是对苯二酚在实施例1制得的传感器Al上连续进行DPV测试20次的DPV响 应图； 图6是对苯二酚在对比例1制得的传感器Dl上连续进行DPV测试20次的DPV响 应图； 图7是不同浓度的对苯二酚在实施例1制得的传感器Al上进行DPV测试的不同 对苯二酚浓度的DPV响应图； 图8是根据图7绘制的电流大小与对苯二酚浓度的工作曲线。 【具体实施方式】 以下结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。 本专利技术提供了一种传感器，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电 聚合物膜（如图2所示），且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。 在本专利技术中，三维有序大孔结构是指大孔的尺寸单一，孔结构在三维空间有序排 列的多孔结构。 根据本专利技术所述的传感器，其中，只要传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结 构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上，即可提高传感器用 于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，以提高传感器的性能。但是为了进一步提高传 感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，以提高传感器的性能，优选地，导电聚 合物膜的材质选自聚2-氨基-5-巯基-1，3, 4-噻二唑、聚3-甲基噻吩和聚2, 5-二巯 基-1，3, 4-噻二唑中的至少一种，更优选为聚2-氨基-5-巯基-1，3, 4-噻二唑。 根据本专利技术所述的传感器，其中，三维有序大孔结构可以为本领域常规的纳米规 格的三维有序大孔结构，优选地，三维有序大孔结构中大孔的孔径为300-350nm，能够进一 步提高传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，从而提高传感器的性能，更优选 为305-325nm。在本专利技术中，三维有序大孔结构中大孔的孔径定义为孔的直径，该孔径采用 扫描电镜进行测定。 根据本专利技术所述的传感器，其中，导电聚合物膜的厚度可以为本领域常规的能够 起到导电作用的厚度，优选地，导电聚合物膜的厚度为80-150nm，能够进一步提高传感器用 于检测苯酚时的灵敏度并降低检出限，从而提高传感器的性能，更优选为90-110nm，在本发 明中，导电聚合物膜的厚度采用扫描电镜进行测定。 根据本专利技术所述的传感器，其中，传感器中电极芯可以为本领域常规的电极芯，例 如可以为玻碳电极芯、金电极芯和铜电极芯中的一种，优选为玻碳电极芯。 另一方面，本专利技术还提供了一种传感器的制备方法，该方法包括： (1)在电极芯的表面上通过加速垂直沉积的方法将微球自组装成胶体晶体模板； (2)通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物； (3)通过能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂溶解去除胶体晶体模板。 在本专利技术中，本领域的技术人员应该理解的是，电极芯是柱状的，电极芯的表面是 指电极裸露的部分。 根据本专利技术所述的方法，其中，只要在电极芯的表面上通过加速垂直沉淀的方法 将微球自组装成胶体晶体模板（如图1所示），然后通过循环伏安法在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，其特征在于，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。

【技术特征摘要】
1. 一种传感器，其特征在于，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚 合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。2. 根据权利要求1所述的传感器，其中，所述导电聚合物膜的材质选自聚2-氨 基-5-巯基-1，3, 4-噻二唑、聚3-甲基噻吩和聚2, 5-二巯基-1，3, 4-噻二唑中的至少一 种，优选为聚2-氨基-5-巯基-1，3, 4-噻二唑。3. 根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述三维有序大孔结构中大孔的孔径为 300-350nm，优选为 305-325nm。4. 根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述导电聚合物膜的厚度为80-150nm，优 选为 90-110nm。5. 根据权利要求1或2所述的传感器，其中，所述电极芯为玻碳电极芯、金电极芯和铜 电极芯中的一种，优选为玻碳电极芯。6. -种传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括： (1) 在电极芯的表面上通过加速垂直沉积的方法将微球自组装成胶体晶体模板； (2) 通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物； (3) 通过能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂溶解去除胶体晶体模板。7. 根据权利要求6所述的方法，其中，该方法还包括：在步骤（1)前，将电极芯的表面 进行预处理，该预处理的方法包括：先用氧化铝抛光电极芯的表面，然后将电极芯表面完全 浸渍在用NaOH溶液和双氧水混合得到的混合溶液中进行超声波...

【专利技术属性】
技术研发人员：张升晖，王金收，石震，金晶，
申请(专利权)人：湖北民族学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42