一种基于导电水凝胶-滕氏蓝纳米颗粒的复合电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于导电水凝胶

【技术实现步骤摘要】
一种基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物电子材料
，具体涉及一种基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]聚
(3,4
‑
乙烯二氧噻吩
)
：聚苯乙烯磺酸盐
(PEDOT
：
PSS)
具有导电性好
、
柔性高
、
可拉伸
、
环境稳定性好等优点，目前已被广泛用于制造各种传感设备，包括应变传感器
、
压力传感器
、
温度传感器和生物传感器等
。MXene
材料的比表面积大
、
电导率高
、
电解液润湿性好
、
抗拉抗压能力强，常被用作超级电容器电极材料
。PEDOT:PSS
或
MXene
在足够高浓度的金属阳离子存在下可以形成水凝胶，牺牲性的金属层的电化学氧化可以被用来实现对离子强度的空间控制，在工作电极上电镀一层牺牲金属膜，施加足够的阳极偏压，工作电极上的牺牲金属被氧化成金属阳离子，这些阳离子扩散到电解质中，在工作电极表面诱发
PEDOT:PSS
或
MXene
的凝胶化
。
[0003]H2O2作为氧化应激的一个典型标志，细胞内过氧化氢的含量变化和众多与疾病相关的病理生理学征候发展具有直接的关系，包括糖尿病
、
动脉硬化
、
肾脏硬化
、
肾脏疾病
、
癌症
、
衰老等，除了作为氧化性应激的标志之外，
H2O2还是炎症过程中最有价值的标志，是凋亡性细胞坏死过程的中介物
。
普鲁士蓝
(Prussian blue
，
PB)
，即
Fe4[Fe(CN)6]3，作为一种
"
人造过氧化物酶
"
，对
H2O2的电催化活性高，常用于
H2O2传感器的研发，滕氏蓝
(TB)
，即
Fe3[Fe(CN)6]2，和普鲁士蓝具有相同的晶体结构，同样对
H2O2具有催化效果
。
[0004]公开号为
CN111912883A
的中国专利文献中公开了一种用于检测气相双氧水的
PEDOT
：
PSS
可视化化敏传感器，该专利技术通过旋涂法在基底上制备
PEDOT
：
PSS
‑
有机酸钛氧盐薄膜，再用计时电流法在
PEDOT
：
PSS
‑
有机酸钛氧盐薄膜上电化学聚合制备
PEDOT
薄膜，制备得到
PEDOT
：
PSS
可视化化敏传感器
。
该传感器可以实现对气相
H2O2电学信号与可视化的双重有效检测
。
公开号为
CN115068673A
的中国专利文献中公开了一种
MXene
基自催化导电水凝胶敷料的制备方法及其应用，该方法首先制备了具有催化作用的
Ag/TA@MXene
纳米片，之后再利用丙烯酸单体
、
明胶
、
引发剂
、
交联剂和
Ag/TA@MXene
纳米片在室温下制备导电水凝胶，相应的导电水凝胶可以制成应变传感器，在个性化医疗检测
、
信号监测等方面具有应用前景
。
但是上述方法中，实验步骤较为繁琐，产品的质量稳定性有待进一步提高
。
[0005]为了实现较高响应的
H2O2检测，有必要开发一种结合导电水凝胶与滕氏蓝的复合电极
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供了一种基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极的制备方法，该方法步骤简单，能同步合成导电水凝胶和滕氏蓝纳米颗粒，且导电水凝胶内部均匀修饰有滕氏蓝纳米颗粒，制备得到的复合电极催化效能好，可用于
H2O2的高灵敏检测
。
[0007]具体采用的技术方案如下：
[0008]一种基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极的制备方法，包括以下步骤：
[0009](1)
通过电镀
、
气相沉积或化学沉积方法在导电基底表面修饰铁膜，得到带有铁膜的导电基底；
[0010](2)
采用标准的三电极电化学体系，以带有铁膜的导电基底为工作电极，将工作电极浸入到
K3[Fe(CN)6]和
PEDOT:PSS
的混合溶液中，或者浸入到
K3[Fe(CN)6]和
MXene
的混合溶液中，再采用恒电流技术或恒电压技术使工作电极释放
Fe
2+
，发生离子凝胶化以及生成纳米颗粒，制备得到所述的基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极
。
[0011]本专利技术首先在导电基底上修饰一层铁膜，并采用恒电流技术或恒电压技术使导电基底上的铁膜被氧化释放
Fe
2+
，金属离子能够屏蔽微凝胶颗粒之间的静电斥力，使颗粒聚集并形成由
π
‑
π
堆积作用等物理交联稳定的凝胶，因此
Fe
2+
可以在工作电极表面诱发
PEDOT:PSS
或
MXene
的凝胶化，并与
[Fe(CN)6]3‑
反应形成
Fe3[Fe(CN)6]2(
即滕氏蓝，
TB)
，滕氏蓝随之固定在
PEDOT:PSS
水凝胶或
MXene
水凝胶上，形成基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极；一方面，
PEDOT:PSS
水凝胶或
MXene
水凝胶具有多孔结构，可以为传感器表面创造更大的相对表面积，
TB
能够提供对
H2O2的催化效能，有益于复合电极对
H2O2的高灵敏检测，另一方面，一步法在工作电极表面修饰导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒，减少了合成步骤，提高效率，能够实现
TB
在导电水凝胶中的均匀分布
。
[0012]步骤
(1)
中，所述的导电基底材料包括金或碳
。
[0013]由于电镀方法的可控性更好，优选的，步骤
(1)
中，通过电镀方法在导电基底表面修饰铁膜，步骤包括：采用标准的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
通过电镀
、
气相沉积或化学沉积方法在导电基底表面修饰铁膜，得到带有铁膜的导电基底；
(2)
采用标准的三电极电化学体系，以带有铁膜的导电基底为工作电极，将工作电极浸入到
K3[Fe(CN)6]
和
PEDOT:PSS
的混合溶液中，或者浸入到
K3[Fe(CN)6]
和
MXene
的混合溶液中，再采用恒电流技术或恒电压技术使工作电极释放
Fe
2+
，发生离子凝胶化以及生成纳米颗粒，制备得到所述的基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极
。2.
根据权利要求1所述的基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述的导电基底材料包括金或碳
。3.
根据权利要求1所述的基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极的制备方法，其特征在于，步骤
(1)
中，通过电镀方法在导电基底表面修饰铁膜，步骤包括：采用标准的三电极电化学体系，以
Ag/AgCl
电极作为参比电极，
Pt
电极作为对电极，以导电基底为工作电极，以含有
FeCl2、
十二烷基硫酸钠和抗坏血酸的硫酸溶液作为电镀溶液，利用恒电流技术在导电基底表面修饰铁膜，得到带有铁膜的导电基底
。4.
根据权利要求3所述的基于导电水凝胶
‑
滕氏蓝纳米颗粒的复合电极的制备方法，其特征在于，利用恒电流技术时，电流密度为
‑6～
‑
15A/dm2，保持
10
～
50s。5.
根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁波，王东，叶学松，
申请(专利权)人：浙江大学滨江研究院，
类型：发明
国别省市：