一种二氧化铈修饰氢氧化铜复合电极及在葡萄糖传感器中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种二氧化铈修饰氢氧化铜复合电极及在葡萄糖传感器中的应用，该复合电极由内到外依次包括电极基底、保护层，和纳米CeO

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化铈修饰氢氧化铜复合电极及在葡萄糖传感器中的应用
本专利技术属于生物化学传感器领域，涉及一种二氧化铈修饰氢氧化铜(CeO2-Cu(OH)2)复合电极及在葡萄糖传感器中的应用。
技术介绍
铜及其氧化物具有较好的催化活性，因此是非酶法葡萄糖传感器的优良材料。许多报道的基于铜及其氧化物纳米材料的非酶法葡萄糖传感器已证实可用于葡萄糖传感。电化学葡萄糖传感器的传感性能不仅需要电极/电解质界面处的有效氧化还原反应，还需要的快速电子传输。但是，纳米铜材料容易氧化，而铜的氧化物导电性能较差，从而使电极不够灵敏。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供一种纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极。本专利技术的另一目的在于提供上述纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极在葡萄糖检测传感器中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极，其由内到外依次包括电极基底、保护层，和纳米CeO2-Cu(OH)2复合物修饰层；所述纳米CeO2-Cu(OH)2复合物具有三维纳米草阵列结构，这种结构有助于充分利用CeO2的高电导率和Cu(OH)2的强催化活性，从而可以增强检测中的电流响应；所述保护层为铜层；在电极基底表面电镀铜层作为保护层与缓冲层，可有效提升纳米CeO2-Cu(OH)2复合物和基底的结合力，提高电极的稳定性；所述的电极基底可以是黄铜片。上述纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备方法，包括以下步骤：<br>S1、二氧化铈-铜锡合金的制备：在电极基底表面电沉积铜层后置入二氧化铈-铜锡镀液中进行电沉积；S2、二氧化铈-纳米多孔铜的制备：将经过S1得到的铜锡合金置于稀硫酸中浸泡去除锡成分，得到三维多孔的纳米二氧化铈-多孔铜；S3、纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备：采用电氧化的方法直接将S2得到的纳米二氧化铈-多孔铜在碱性溶液中氧化成CeO2-Cu(OH)2纳米阵列，制得纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极；进一步地，所述步骤S1中，使用前对电极基底进行预先清洗以及干燥，所述清洗包括依次用丙酮、去离子水、酸性混合溶液、去离子水清洗。进一步地，所述步骤S1中，二氧化铈-铜锡镀液成分为0.8-1.0g/LCeO2、18-20g/LCu2P2O7·3H2O、15-17g/LSn2P2O7、260-290g/LK4P2O7·3H2O、70-90g/LK2HPO4·3H2O和3-5g/LH3PO4。进一步地，所述步骤S1中，二氧化铈-铜锡镀液电沉积的条件为：电流密度为0.5～2ASD，优选1ASD；时间为3～25min，优选15min。进一步地，所述步骤S2中，所述稀硫酸浓度为10％。进一步地，所述步骤S2中，所述浸泡条件为：温度为60～80℃，优选为70℃；浸泡时间为10～20h，优选为15h。进一步地，所述步骤S3中，所述碱性溶液为1MKOH溶液。进一步地，所述步骤S3中，所述电氧化条件为：电势区间-0.4～0.4V；扫速为1～5mVs-1，优选3mVs-1。上述纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极对葡萄糖具有良好的电化学响应性能，可应用于葡萄糖检测传感器中。采用线性伏安扫描、计时电流检测等方法对本专利技术制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极对葡萄糖响应性能测试。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：1、本专利技术采用简易可行的电化学沉积和氧化方法制备了纳米CeO2-Cu(OH)2纳米草阵列结构，大幅提升了电极性能，制备成本较低，无需特别环境和大型仪器。2、本专利技术的电极用于葡萄糖时，拥有较低的检出限，较高的灵敏度、良好的抗干扰性能。附图说明图1是本专利技术实施例2制备的二氧化铈-铜锡合金的扫描电镜图。图2是本专利技术实施例3制备的二氧化铈-纳米多孔铜的扫描电镜图。图3是本专利技术实施例1制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的扫描电镜图。图4是本专利技术实施例1采用控制变量法在不同扫速下制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的扫描电镜图。图5是本专利技术制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极在0.1MKOH溶液中加入不同浓度葡萄糖前后的线性伏安扫描曲线图。图6是本专利技术制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极对不同浓度葡萄糖溶液的计时电流检测图。图7是本专利技术制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极对连续等浓度葡萄糖溶液滴加的响应电流密度与葡萄糖浓度的线性拟合图。图8是本专利技术制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极对葡萄糖的选择性测试。图9是本专利技术制备的纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极对葡萄糖的长时间测试稳定性测试。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备：S1、二氧化铈-铜锡合金的制备：将黄铜片在丙酮中超声震荡30min除油，用去离子水将除油后的基底清洗干净，浸泡于0.4MNa2S2O8和0.4MH2SO4的混合溶液中除去表层的氧化膜，然后用去离子水清洗并烘干。在黄铜片的待镀区域上电沉积铜层，之后以黄铜片为工作电极，铂片为对电极，在1g/LCeO2、19g/LCu2P2O7·3H2O、15.6g/LSn2P2O7、280g/LK4P2O7·3H2O、80g/LK2HPO4·3H2O和3.95g/LH3PO4的二氧化铈-铜锡镀液中，以电流密度1ASD，时间为15min电镀二氧化铈-铜锡合金。S2、二氧化铈-纳米多孔铜的制备：将步骤S1得到的铜锡合金置于10％稀硫酸中，在温度70℃下浸泡15h去除锡成分，得到三维多孔的纳米二氧化铈-多孔铜；S3、纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备：采用电氧化的方法直接将步骤S2得到的纳米二氧化铈-多孔铜在0.1MKOH溶液中，在电势区间-0.4～0.4V；扫速为3mVs-1，氧化成CeO2-Cu(OH)2纳米阵列。待电氧化结束后将电极取出并用去离子水冲洗干净后于烘箱中烘干得到纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极。实施例2纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备，其原料和方法同实施例1；所不同的是：步骤S1中，二氧化铈-铜锡镀液成分为0.8g/LCeO2、18g/LCu2P2O7·3H2O、15g/LSn2P2O7、260g/LK4P2O7·3H2O、70g/LK2HPO4·3H2O和3g/LH3PO4；步骤S3中，扫速为1mVs-1。实施例3纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备，其原料和方法同实施例1；所不同的是：步骤S1中，二氧化铈-铜锡镀液成分为0.9g/LCeO2、20g/LCu2P2O7·3H2O、17g/LSn2P2O7、290g本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米CeO

【技术特征摘要】
1.一种纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极，其特征在于：由内到外依次包括电极基底、保护层，和纳米CeO2-Cu(OH)2复合物修饰层；
所述纳米CeO2-Cu(OH)2复合物具有三维纳米草阵列结构。


2.根据权利要求1所述的复合电极，其特征在于：所述保护层为铜层；所述的电极基底是黄铜片。


3.权利要求1或2所述纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、二氧化铈-铜锡合金的制备：在电极基底表面电沉积铜层后置入二氧化铈-铜锡镀液中进行电沉积；
S2、二氧化铈-纳米多孔铜的制备：将经过S1得到的铜锡合金置于稀硫酸中浸泡去除锡成分，得到三维多孔的纳米二氧化铈-多孔铜；
S3、纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极的制备：采用电氧化方法将S2得到的纳米二氧化铈-多孔铜在碱性溶液中氧化成CeO2-Cu(OH)2纳米阵列，制得纳米CeO2-Cu(OH)2复合电极；
步骤S1中，所述二氧化铈-铜锡镀液成分为0.8-1.0g/LCeO2、18-20g/LCu2P2O7·3H2O、...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜敏，赵杰，崔国峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，金禄电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44