基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极及制备方法技术

本发明专利技术属于葡萄糖传感器领域，公开了一种基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极及制备方法，包括：采用丝网印刷工艺在柔性基底上制备岛桥图形化结构的ZnO薄膜；采用水浴法在图形化结构的ZnO薄膜上进行ZnO纳米线的生长，得到基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极。利用图形化结构的ZnO薄膜提升柔性基底与纳米机制材料之间的界面结合力，改善传感器膜层间的晶格失配或静电吸附引发损伤萌生扩展区，同时改善电极在服役条件下的表面张力及局部应力应变曲线，最终实现柔性电极的局部应力可控，提高膜层结构的力学性能和结构强度，提高电化学葡萄糖传感器的性能和结构稳定性，进而提高电极在拉伸、压缩及扭转等外力作用下的结构稳定性。用下的结构稳定性。用下的结构稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极及制备方法


[0001]本专利技术属于葡萄糖传感器领域，涉及一种基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极及制备方法。

技术介绍

[0002]在未来健康领域，“心电、脑机接口”和“无创便携健康检测技术”成为两大技术攻关重点。对人体血糖、血脂、血压及情绪变化进行实时监测是提升人类健康水平，预警、预防并控制疾病发展的重要手段。糖尿病的早发现、早治疗及早预防是降低该类慢性病危害的关键手段。因此，有必要开展可穿戴、实时无创的血糖检测系统，对人体中的血糖含量进行无创、快速及准确地定量检测，解决糖尿病患者疾病管理与健康监测的迫切需求。
[0003]目前，常见的血糖检测方法有光学法、声学法、荧光法、电子法、电容法、透皮法和电化学法等。其中，电化学方法因灵敏度高、原理简单、操作便捷、可集成化生产等优点而备受关注。
[0004]电化学方法中最主要使用的器件便是葡萄糖传感器。在众多葡萄糖传感器中，有酶葡萄糖传感器的性能受酶吸附量影响较大，且对检测环境和存储要求高，尤其在柔性葡萄糖传感器的电极研发领域，器件在穿戴环境下容易因为拉伸、压缩及扭转引发酶脱落，进而影响葡萄糖传感器的检测性能和使用寿命。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中，柔性葡萄糖传感器的电极在穿戴环境下容易因为拉伸、压缩及扭转引发酶脱落，影响葡萄糖传感器检测性能和使用寿命的缺点，提供一种基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极及制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0007]本专利技术第一方面，提供一种基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，包括：
[0008]采用丝网印刷工艺在柔性基底上制备岛桥图形化结构的ZnO薄膜；
[0009]采用水浴法在岛桥图形化结构的ZnO薄膜上进行ZnO纳米线的生长，得到具有图形化结构表面的基底；
[0010]将具有图形化结构表面的基底进行葡萄糖氧化酶处理，得到基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极。
[0011]可选的，所述采用丝网印刷工艺在柔性基底上制备岛桥图形化结构的ZnO薄膜包括：
[0012]将预设规格的铜网粘贴固定在柔性基底上，得到预处理基底；
[0013]在预处理基底上溅射50～150nm的金膜，然后采用丝网印刷工艺在预处理基底上涂敷ZnO种子层，得到岛桥图形化结构的ZnO薄膜。
[0014]可选的，所述预设规格的铜网的规格如下：
[0015]铜网的孔形为方孔或圆孔；铜网的孔目数为50～200目；铜网的肋宽为15～60μm、；铜网的孔径为75～300μm。
[0016]可选的，所述采用丝网印刷工艺在预处理基底上涂敷ZnO种子层包括：
[0017]将配置好的种子层溶液均匀涂敷在预处理基底上，等待种子层溶液干燥后将铜网揭除，得到岛桥图形化结构的ZnO薄膜。
[0018]可选的，所述种子层溶液通过下述方式制备得到：
[0019]将1.098～2.196g份乙酸锌溶液加入60ml无水乙醇中搅拌至溶解得到乙酸锌溶液，将0.4～0.8g氢氧化钠加入40ml无水乙醇中搅拌至溶解得到氢氧化钠溶液，之后将乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液混合，得到种子层溶液。
[0020]可选的，所述采用水浴法在图形化结构的ZnO薄膜上进行ZnO纳米线的生长包括：
[0021]采用Zn(NO3)2·
6H2O、C6H
12
N6和去离子水配置生长原液；其中，生长原液中Zn
2+
浓度为20～25mM，Zn(NO3)2·
6H2O与C6H
12
N6的摩尔比为0.8～1：1；
[0022]将生长原液在搅拌下加热升温至80～95℃，得到ZnO生长液；
[0023]将具有岛桥图形化结构的ZnO薄膜的基底浸泡在ZnO生长液中，并放置在恒温80～95℃的水浴锅中形成水浴生长环境，水浴生长2～3h；
[0024]取出基底晾干，并用去离子水反复冲洗基底表面，去除冗余ZnO纳米棒，再次静置干燥后得到具有图形化结构表面的基底。
[0025]可选的，所述ZnO纳米线的直径为50～150nm。
[0026]可选的，所述将具有图形化结构表面的基底进行葡萄糖氧化酶处理包括：
[0027]将浓度为30～40mg
·
ml
‑1的GOx溶液旋涂在具有图形化结构表面的基底表面，然后在4～10℃的空气中自然干燥，得到修饰有GOx的工作电极基底；
[0028]在修饰有GOx的工作电极基底上涂覆Nafion溶液，得到基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极。
[0029]可选的，所述柔性基底为PET基底。
[0030]本专利技术第二方面，提供一种基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极，所述基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极采用上述的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法制备得到。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]本专利技术基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，首先采用丝网印刷工艺在柔性基底上制备岛桥图形化结构的ZnO薄膜，然后采用水浴法在图形化结构的ZnO薄膜上进行ZnO纳米线的生长，最终得到具有图形化结构表面的电极，利用图形化结构的ZnO薄膜提升柔性基底与纳米机制材料之间的界面结合力，改善传感器膜层间的晶格失配或静电吸附引发损伤萌生扩展区，同时改善电极在服役条件下的表面张力及局部应力应变曲线，最终实现柔性电极的局部应力可控，提高膜层结构的力学性能和结构强度，提高电化学葡萄糖传感器的性能和结构稳定性，进而提高电极在拉伸、压缩及扭转等外力作用下的结构稳定性，可以满足柔性电极在服役条件下的测量需求。同时，该基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法具有制备方法便捷、图形化结构清晰、制备工艺稳定及可批量生产等突出优势，可实现电化学传感器反应电荷的快速传导。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例的溅射有金膜的预处理基底表面图；
[0034]图2为本专利技术实施例的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的形貌图；
[0035]图3为本专利技术实施例的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的时间电流响应曲线图。
[0036]图4为本专利技术实施例的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的电学性能测试的电流葡萄糖浓度响应曲线图。
[0037]图5为本专利技术实施例的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极在弯曲外力条件下的传感性能变化示意图。
[0038]图6为本专利技术实施例的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极在弯曲外力条件下的表面损伤形态示意图。
具体实施方式
[0039]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，其特征在于，包括：采用丝网印刷工艺在柔性基底上制备岛桥图形化结构的ZnO薄膜；采用水浴法在岛桥图形化结构的ZnO薄膜上进行ZnO纳米线的生长，得到具有图形化结构表面的基底；将具有图形化结构表面的基底进行葡萄糖氧化酶处理，得到基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极。2.根据权利要求1所述的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，其特征在于，所述采用丝网印刷工艺在柔性基底上制备岛桥图形化结构的ZnO薄膜包括：将预设规格的铜网粘贴固定在柔性基底上，得到预处理基底；在预处理基底上溅射50～150nm的金膜，然后采用丝网印刷工艺在预处理基底上涂敷ZnO种子层，得到岛桥图形化结构的ZnO薄膜。3.根据权利要求2所述的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，其特征在于，所述预设规格的铜网的规格如下：铜网的孔形为方孔或圆孔；铜网的孔目数为50～200目；铜网的肋宽为15～60μm、；铜网的孔径为75～300μm。4.根据权利要求2所述的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，其特征在于，所述采用丝网印刷工艺在预处理基底上涂敷ZnO种子层包括：将配置好的种子层溶液均匀涂敷在预处理基底上，等待种子层溶液干燥后将铜网揭除，得到岛桥图形化结构的ZnO薄膜。5.根据权利要求4所述的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，其特征在于，所述种子层溶液通过下述方式制备得到：将1.098～2.196g份乙酸锌溶液加入60ml无水乙醇中搅拌至溶解得到乙酸锌溶液，将0.4～0.8g氢氧化钠加入40ml无水乙醇中搅拌至溶解得到氢氧化钠溶液，之后将乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液混合，得到种子层溶液。6.根据权利要求1所述的基于图形化结构的电化学葡萄糖传感器用电极的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛琦，景蔚萱，高伟卓，韩枫，王琛英，杨振伟，甄凤昆，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：