一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法，将阳极氧化铝模板进行导电处理；在阳极氧化铝导电模板内进行Au沉积，然后再进行Ni沉积；去除沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板，得到Ni/Au复合纳米线阵列；将Ni/Au复合纳米线阵列一端粘到修饰电极上，进行电位环扫直至循环伏安图稳定，即得到无酶葡萄糖传感器电极。该无酶葡萄糖传感器电极采用电沉积法将具有不同电负性的贵金属元素及非贵金属元素构建为双层的纳米线结构，明显提高了电极电流，提高了无酶葡萄糖传感器的灵敏度，解决了制约无酶葡萄糖传感器的应用限制问题。

【技术实现步骤摘要】
一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法
本专利技术属于电化学
具体涉及一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法。
技术介绍
葡萄糖含量的快速灵敏检测在临床医学检验、食品安全分析以及生物发酵控制等领域都有着十分重要的应用，其中又以血液中葡萄糖含量的检测最为重要。血液中的葡萄糖水平异常会导致许多严重的疾病，最为常见且与人们身体密切相关的有糖尿病。根据国际糖尿病联盟(InternationalDiabetesFederation，IDF)的数据，2015年，全世界共有4.15亿糖尿病患者，几乎每11个人中就有1个糖尿病患者，而糖尿病如果不能有效控制，可导致脑中风、冠心病、失明、肾衰尿毒症、下肢坏死等多种并发症，严重威胁人们的健康。全球每年约有460万人死于糖尿病及其并发症，平均每7秒钟就有1人因糖尿病离世。由此可见，全球糖尿病防控形势已日趋严峻。因此，作为临床上诊断糖尿病的唯一标准，血液中葡萄糖含量的检测显得尤为重要。目前，葡萄糖含量的检测方法有很多种，如色谱法、光谱法和电化学方法等。其中的电化学葡萄糖传感器因其能够实时检测、可靠性高、成本低及易于操作等优点而被广泛研究。葡萄糖传感器根据修饰电极中是否含有葡萄糖氧化酶，可以分为酶葡萄糖传感器和无酶葡萄糖传感器两大类。对于酶葡萄糖传感器由于酶易失活，且受环境因素(如温度、湿度及pH等)的影响大，固定困难等问题，导致酶葡萄糖传感器的稳定性和寿命较差。对于无酶葡萄糖传感器而言，电极材料是决定其性能的最重要因素。金属及其氧化物材料，如铂、金、钯、镍、铜、钴等，由于良好的催化性能和生物兼容性，成为无酶葡萄糖传感器理想的电极材料。但是相对于酶催化剂而言，无酶催化剂对葡萄糖氧化的反应动力学较慢、选择性较差，从而导致无酶葡萄糖传感器的灵敏度较差、性能相对较差，这是制约无酶葡萄糖传感器应用的主要问题。因此研究高性能无酶葡萄糖传感器电极材料的生长机理及制备方法，改善电极材料的灵敏度、选择性和稳定性，成为该领域中的研究热点。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术创造性的提出了一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极及其制备方法。该无酶葡萄糖传感器电极采用电沉积法将具有不同电负性的贵金属元素及非贵金属元素构建为双层的纳米线结构，明显提高了电极电流，提高了无酶葡萄糖传感器的灵敏度，解决了制约无酶葡萄糖传感器的应用限制问题。一种上述的Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)Ni/Au复合纳米线阵列的制备将阳极氧化铝模板进行导电处理；在阳极氧化铝导电模板内进行Au沉积，然后再进行Ni沉积；去除沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板，得到Ni/Au复合纳米线阵列；(2)无酶葡萄糖传感器电极的制备将步骤(1)得到的Ni/Au复合纳米线阵列一端粘到(采用导电银浆(TedPella，Inc.)进行粘贴)修饰电极上，进行电位环扫直至循环伏安图稳定，即得到无酶葡萄糖传感器电极。进一步地，采用磁控溅射Au层的方法对阳极氧化铝模板进行所述导电处理，包括：在阳极氧化铝模板上利用磁控溅射的方法溅射一层金层作为导电层；所述金层的厚度优选为100-200nm。进一步地，步骤(1)去除阳极氧化铝导电模板后还包括以下步骤：去除沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板，然后进行清洗、烘干处理。进一步地，氧化铝导电模板上沉积Au时以Au/阳极氧化铝为阴极、铂片为阳极、氯金酸溶液为电解液进行Au的沉积；优选地，沉积Au时的电流为0.08-0.12mA·cm-2，如0.08mA·cm-2、0.09mA·cm-2、0.1mA·cm-2、0.11mA·cm-2、0.12mA·cm-2；沉积时间优选为6-10小时，如6小时、7小时、8小时、9小时、10小时；独立优选地，所用氯金酸溶液的浓度为22-28mmol/L，如22mmol/L、23mmol/L、24mmol/L、25mmol/L、26mmol/L、28mmol/L。进一步地，在氧化铝导电模板上进行Au沉积还包括以下步骤：Au沉积完成后，将沉积Au的阳极氧化铝模板采用去离子水清洗三次，然后放入烘箱中在60℃条件下烘干0.8-1.2小时，如0.8小时、0.9小时、1.0小时、1.1小时、1.2小时。进一步地，进行Ni沉积时以Au/阳极氧化铝为阴极，铂片为阳极，硼酸溶液、柠檬酸溶液和硫酸镍溶液的混合溶液为电解液进行Ni的沉积；优选地，Ni沉积时的电流为0.08-0.12mA·cm-2，如0.08mA·cm-2、0.09mA·cm-2、0.1mA·cm-2、0.11mA·cm-2、0.12mA·cm-2；沉积时间优选为6-10小时，如6小时、7小时、8小时、9小时、10小时；独立优选地，Ni沉积电解液中硼酸的浓度为20g/L硼酸，柠檬酸的浓度为0.8g/L，硫酸镍的浓度独立可选为80g/L。进一步地，所述去除沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板具体为：将沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板至于浓度为0.8-1.2mol/L的氢氧化钠溶液中浸泡10-14小时，其中氢氧化钠的浓度可以为0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L，浸泡时间可以为10小时、11小时、12小时、13小时、14小时。进一步地，将步骤(1)得到的Ni/Au复合纳米线阵列一端粘到修饰电极上之后还包括以下操作：将Ni/Au复合纳米线阵列一端粘到修饰电极上之后，采用烘箱在60℃条件下烘干0.8-1.2小时；并将Ni/Au与修饰电极的边缘密封、再在60℃条件下烘干0.8-1.2小时；然后进行电位扫面。进一步地，所述电位环扫时的电压范围为-0.8～0.8V；工作时的温度优选为25-30℃。进一步地，所述电位环扫时的扫速为50mV/S。进一步地，该过程中烘干均是在60±10℃条件下烘干0.8-1.2小时。进一步地，所述Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，包括以下步骤：(1)Ni/Au复合纳米线阵列的制备：①将阳极氧化铝模板导电处理：采用磁控溅射Au层的方法对阳极氧化铝模板的一面进行导电化处理，在阳极氧化铝模板上利用磁控溅射的方法溅射一层厚度为100-200nm之间的金层作为导电层；②采用导电银浆(TedPella，Inc.)将阳极氧化铝模板进行了导电处理的一面连接到导电线上，再用胶水(优选为3mol/LScotch超强度)将粘有银浆的导电线及其靠近部分密封；③采用CHI660E电化学工作站，利用计时电位法(chronopotentiometry)在0.1mA·cm-2的恒定电流下进行Au沉积。电沉积过程中阴极用Au/阳极氧化铝，阳极由铂片组成，使用的电解液为24mmol/L的氯金酸溶液，电沉积时间为8h；沉积完成后用去离子水清洗3次，放入烘箱中在60℃条件下烘干60min；④采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，该方法包括以下步骤：/n(1)Ni/Au复合纳米线阵列的制备/n将阳极氧化铝模板进行导电处理；/n在阳极氧化铝导电模板内进行Au沉积，然后再进行Ni沉积；/n去除沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板，得到Ni/Au复合纳米线阵列；/n(2)无酶葡萄糖传感器电极的制备/n将步骤(1)得到的Ni/Au复合纳米线阵列一端粘到修饰电极上，进行电位环扫直至循环伏安图稳定，得到无酶葡萄糖传感器电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种Ni/Au复合纳米线阵列无酶葡萄糖传感器电极的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)Ni/Au复合纳米线阵列的制备
将阳极氧化铝模板进行导电处理；
在阳极氧化铝导电模板内进行Au沉积，然后再进行Ni沉积；
去除沉积了Au和Ni的阳极氧化铝导电模板，得到Ni/Au复合纳米线阵列；
(2)无酶葡萄糖传感器电极的制备
将步骤(1)得到的Ni/Au复合纳米线阵列一端粘到修饰电极上，进行电位环扫直至循环伏安图稳定，得到无酶葡萄糖传感器电极。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射Au层的方法对阳极氧化铝模板进行所述导电处理，包括：在阳极氧化铝模板上利用磁控溅射的方法溅射一层金层作为导电层；所述金层的厚度优选为100-200nm。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，阳极氧化铝导电模板上沉积Au时以Au/阳极氧化铝为阴极、铂片为阳极、氯金酸溶液为电解液进行Au的沉积；
优选地，沉积Au时的电流为0.08-0.12mA·cm-2，沉积时间为6-10小时；
独立优选地，所用氯金酸溶液的浓度为20-28mmol/L。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，进行Ni沉积时以Au/阳极氧化铝为阴极，铂片为阳极，硼酸、柠檬酸和硫酸镍复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玫，周晓斌，刘芳，孟二超，巩飞龙，李峰，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41