电化学溶解氧传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电化学溶解氧传感器及其制备方法，该电化学溶解氧传感器包括工作电极，所述工作电极工作时其上会生成中间产物过氧化氢，所述工作电极上设有功能层，所述功能层中含有催化剂，所述催化剂用于催化过氧化氢生成水。本发明专利技术提供的电化学溶解氧传感器具有高灵敏度、可批量化生产、成本低、适用于多种应用场景的优点。用场景的优点。用场景的优点。

【技术实现步骤摘要】
电化学溶解氧传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及溶解氧检测领域，具体涉及一种电化学溶解氧传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]电化学溶解氧传感器包括电极，其工作原理包括：将电极置于待测物中，使电极上发生有氧参加的反应，再检测由电极上发生的反应而产生的电流，并分析得到待测物中溶解氧的含量。相关技术中，电化学溶解氧传感器具有检测结果实时、能连续测量、可微型化的优点，被广泛应用于众多需对溶解氧进行检测的场景。然而，当电化学溶解氧传感器的工作环境为极度狭小的空间，例如其作为医疗器械应用于人体内眼睛、血管或脑组织等地时，电化学溶解氧传感器的体积将受到限制，对应地，其内部电极也必须随之微型化，造成电化学溶解氧传感器的响应电流也随之减小，电化学溶解氧传感器产生灵敏度低的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电化学溶解氧传感器及其制备方法，该电化学溶解氧传感器具有灵敏度高的特性。
[0004]本专利技术提供一种电化学溶解氧传感器，包括工作电极，所述工作电极工作时其上会生成中间产物过氧化氢，所述工作电极上设有功能层，所述功能层中含有催化剂，所述催化剂用于催化过氧化氢生成水。
[0005]可选地，所述催化剂选自过氧化氢氧化酶和普鲁士蓝中的至少一种。
[0006]可选地，所述功能层包括第一功能层和第二功能层，所述第一功能层位于所述工作电极和所述第二功能层之间，所述第一功能层包括能增大所述工作电极表面积的纳米金属，所述第二功能层包括所述催化剂。
>[0007]可选地，所述第二功能层外还设置有第三功能层，所述第三功能层包括壳聚糖和/或能隔绝过氧化氢并透入氧的透氧膜。
[0008]可选地，还包括对电极、参比电极和三路导线，三路导线分别与所述对电极、所述参比电极和所述工作电极相连，每路所述导线远离所述对电极或所述参比电极或所述工作电极的一端上设有接口。
[0009]可选地，还包括固态电解质，所述固态电解质与所述对电极、所述参比电极和所述工作电极电连接。
[0010]可选地，所述导线包括导电部和绝缘部，所述绝缘部包裹在大部分的所述导电部外侧，所述导电部端部露出于所述绝缘部外，形成所述接口。
[0011]可选地，所述第二功能层还包括能增加电极与氧气的结合位点的多壁碳纳米管。
[0012]本专利技术还提供一种电化学溶解氧传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0013]形成工作电极；
[0014]在工作电极上附着能催化过氧化氢生成水的催化剂。
[0015]可选地，形成工作电极的步骤包括：
[0016]形成第一绝缘层；所述第一绝缘层包括第一绝缘区和集成区，所述第一绝缘区为三路导线的仿形状，其自身一侧的三个端部分别与所述集成区相连；
[0017]在所述第一绝缘层上形成导电层；所述导电层包括基底区和导电区，所述基底区包括参比电极基底区、工作电极基底区和对电极基底区，所述导电区为所述第一绝缘层的仿形状，其自身一侧的三个端部分别与所述参比电极基底区、所述工作电极基底区和所述对电极基底区相连；
[0018]在所述导电层上形成电极形成层，以成型工作电极和对电极。
[0019]可选地，在形成工作电极的步骤之后还包括：
[0020]在所述电极形成层和所述导电层上形成第二绝缘层；所述第二绝缘层为所述第一绝缘层的仿形状，所述工作电极、所述对电极、所述参比电极基底区具有露出于所述第二绝缘层外的部分，所述导电区具有露出于所述第二绝缘层以形成接口的部分；
[0021]使所述参比电极基底区转变为参比电极。
[0022]可选地，在所述第一绝缘层上形成导电层的步骤中还包括：
[0023]使导电层窄于所述第一绝缘层；
[0024]在所述电极形成层和所述导电层上形成第二绝缘层的步骤中还包括：
[0025]使所述工作电极和所述对电极露出于所述第二绝缘层外的部分的面积大于所述参比电极基底区露出于所述第二绝缘层外的部分的面积。
[0026]综上所述，通过在工作电极上设置能改变中间产物过氧化氢反应速率的催化剂，本专利技术能提供一种电化学溶解氧传感器，具有高灵敏度、可批量化生产、成本低、适用于多种应用场景的优点。进一步地，本专利技术还具有如下有益效果：
[0027]1、通过将能改变过氧化氢反应速率的催化剂选用为过氧化氢氧化酶和普鲁士蓝中的至少一种，本专利技术提供的电化学溶解氧传感器制作成本低廉，易于大规模量产。更为详细的说明是，相关技术中曾报道，诸如胆红霉素与漆酶之类的物质，或某些金属与金属复合物也能起到催化过氧化氢反应的效果，但胆红霉素与漆酶这些物质价格昂贵且不易取得，无法实现大规模的工业量产，金属或金属复合物对代谢物和电解质的抗干扰特性较差，与之相对的，过氧化氢氧化酶和普鲁士蓝抗干扰特性强，容易取得，价格低廉，能大幅度降低溶解氧传感器的制备成本，并使电化学溶解氧传感器的批量制备成为可能。
[0028]2、在本专利技术的某些实施例中，电化学溶解氧传感器经丝网印刷与转印相结合的方式制得，工作电极上的功能层采用电镀与滴涂相结合的方式制备，该制备步骤操作简单，易于批量化生产，容易工业化。
[0029]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例中电化学溶解氧传感器的结构示意图。
[0031]图2为本专利技术实施例中电化学溶解氧传感器各层的示意图。
[0032]图3为本专利技术实施例中第二绝缘层的示意图。
[0033]图4为本专利技术实施例中电化学溶解氧传感器的灵敏性测试结果示意图。
[0034]图5为本专利技术实施例中电化学溶解氧传感器的抗代谢物与电解质干扰测试结果示意图。
[0035]图6为本专利技术实施例中电化学溶解氧传感器的批量制备示意图。
[0036]附图标记说明
[0037]1‑
参比电极，2
‑
工作电极，3
‑
对电极，4
‑
集成电极区，5
‑
导线，51
‑
绝缘部，52
‑
接口，6
‑
功能层，61
‑
第一功能层，62
‑
第二功能层，63
‑
第三功能层，7
‑
第一绝缘层，71
‑
第一绝缘区，72
‑
集成区，8
‑
导电层，81
‑
基底区，811
‑
参比电极基底区，812
‑
工作电极基底区，813
‑
对电极基底区，814
‑
镂空区域，82
‑
导电区，9
‑
电极形成层，1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电化学溶解氧传感器，其特征在于，包括工作电极(2)，所述工作电极(2)工作时其上会生成中间产物过氧化氢，所述工作电极(2)上设有功能层(6)，所述功能层(6)中含有催化剂，所述催化剂用于催化过氧化氢生成水。2.如权利要求1所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，所述催化剂选自过氧化氢氧化酶和普鲁士蓝中的至少一种。3.如权利要求1所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，所述功能层(6)包括第一功能层(61)和第二功能层(62)，所述第一功能层(61)位于所述工作电极(2)和所述第二功能层(62)之间，所述第一功能层(61)包括能增大所述工作电极(2)表面积的纳米金属，所述第二功能层(62)包括所述催化剂。4.如权利要求2所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，所述第二功能层(62)外还设置有第三功能层(63)，所述第三功能层(63)包括壳聚糖和/或能隔绝过氧化氢并透入氧的透氧膜。5.如权利要求1所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，还包括对电极(3)、参比电极(1)和三路导线(5)，三路导线(5)分别与所述对电极(3)、所述参比电极(1)和所述工作电极(2)相连，每路所述导线(5)远离所述对电极(3)或所述参比电极(1)或所述工作电极(2)的一端上设有接口(52)。6.如权利要求5所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，还包括固态电解质，所述固态电解质与所述对电极(3)、所述参比电极(1)和所述工作电极(2)电连接。7.如权利要求5所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，所述导线(5)包括导电部和绝缘部(51)，所述绝缘部(51)包裹在大部分的所述导电部外侧，所述导电部的端部露出于所述绝缘部(51)外，形成所述接口(52)。8.如权利要求3所述的电化学溶解氧传感器，其特征在于，所述第二功能层(62)还包括能增加电极与氧气的结合位点的多壁碳纳米管。9.一种电化学溶解氧传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：形成工作电极(2)；在...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄显，杨晴，
申请(专利权)人：钱塘科技创新中心，
类型：发明
国别省市：