本发明专利技术涉及一种基于三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极及制备方法和应用。纳米花直接在铜箔表面原位生长，纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极由铜箔基底和三维氧化铜纳米花阵列构成，三维氧化铜纳米花以结晶形态存在，均匀、致密地分布在电极表面，直径在10-20μm。选择厚度在0.2-0.5mm的铜箔薄片，将洗净且干燥好的铜箔放入KOH溶液之中，调节温度在30-40℃左右，控制时间在3-9天，待反应完全后，取出样品经蒸馏水、去离子水反复冲洗，室温干燥。三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极可用于连续血糖浓度监测的电子设备中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极及制备方法和应用。
技术介绍
在近几十年间，对于固定化葡萄糖氧化酶的电化学生物传感器的研究已经取得了一定的成绩。酶基传感器在监测过程中有着良好的选择性和灵敏度，为糖尿病人血糖的有创和无创检测做出了巨大贡献。然而对于糖尿病的诊断和治疗来说，最为重要的就是可以在生物流体内进行重复、准确、快速、有选择性并且廉价的血糖监测设备。但是由于酶本身的特性使其在固定化的过程极为容易失活、变性，因此稳定性不佳就成为酶基传感器最大的一个问题；其次就是固定化酶量无法准确控制，正是由于这些问题的存在导致制备的传感器重复性不能保证。当前市场上的血糖检测仪器在长期的临床实践中存在体内信号受损和不可预知的漂移等缺陷，使酶基传感器的应用受限。因此，对无酶传感器的研究逐渐引起了人们的重视。当前，对于无酶传感器的研究，主要以钼基安培型葡萄糖传感器的为主。研究人员在对裸钼电极电化学氧化葡萄糖的动力学和机理进行了深入的研究中发现，葡萄糖在钼电极表面氧化的过程中存在着三个缺陷一是这种氧化的整体动力学太缓慢以至于不容易产生显著的响应电流；二是钼电极的表面极易吸附葡萄糖氧化过程中产生的中间物质，从而使其活性大大降低；三是受体内存在的抗坏血酸、尿酸和对乙酰基氨基酚等干扰物质的影响，其灵敏度不高。为了提高葡萄糖电化学氧化的活性和选择性，很多研究都致力于寻找具有更高效、稳定、灵敏度高的材料。纳米级氧化铜具有很高的催化活性、稳定性和灵敏度，作为无酶葡萄糖传感器电极材料具有很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极及制备方法。它是利用铜箔本身的特性，将铜箔浸渍在KOH溶液中，选择合适的条件(主要包括对温度、浓度、铜箔厚度和时间的控制)制备三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极的一种方法。三维氧化铜纳米花片式电极对葡萄糖的氧化具有良好的催化活性和自身稳定性、宽的线性响应范围以及高的灵敏度和选择性。本专利技术在血糖监测方面有很好的应用前旦ο本专利技术的一种三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极，纳米花直接在铜箔表面原位生长，纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极由铜箔基底和三维氧化铜纳米花阵列构成，三维氧化铜纳米花以结晶形态存在，均勻、致密地分布在电极表面，直径在10-20 μ m。本专利技术的三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极制备方法，包括的步骤 选择厚度在0. 2-0. 5mm的铜箔薄片，将其在功率为100瓦的超声波清洗器中超声10分钟，3再用蒸馏水、去离子水反复冲洗、干燥，除去表面杂质；配制浓度范围在2% -5%的KOH溶液，静置10分钟，将洗净且干燥好的铜箔放入KOH溶液之中，调节温度在30-40°C左右，控制时间在3-9天，待反应完全后，取出样品经蒸馏水、去离子水反复冲洗，室温干燥。所述的三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极的应用，可用于连续血糖浓度监测的电子设备中。制备的三维氧化铜纳米花，直接在铜箔表面原位生长，符合片式电极结构，可直接用作片式无酶葡萄糖传感器电极。相比其他无酶葡萄糖传感器电极，简化了制作过程，电极上无需贵金属钼的加入，节约了成本，可用于连续血糖浓度监测的电子设备中。本专利技术采用浸渍法制备了三维氧化铜纳米花片式葡萄糖传感电极，纳米花在铜箔表面原位生长，以结晶形态存在，分布均勻，单个纳米花粒径在10-20 μ m。该三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极能够直接催化葡萄糖的氧化，具有灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强、线性范围宽等特点。基于以上特点，本专利技术在血糖监测方面有很好的应用前旦ο附图说明图1实施例1制备的氧化铜纳米花样品的扫描电镜图片。图2实施例2制备的氧化铜纳米花样品的扫描电镜图片。图3实施例2制备的氧化铜纳米花片式电极样品在含有20mM葡萄糖的pH = 7. OPBS缓冲液中的CV曲线。图4实施例4制备的氧化铜纳米花样品的扫描电镜图片。图5实施例4制备的氧化铜纳米花片式电极样品在含有20mM葡萄糖的pH = 7. OPBS缓冲液中的CV曲线。具体实施例方式1、葡萄糖溶液的配置配置0. 5mol/L的葡萄糖溶液，置于4°C冰箱中保存。2、电化学测试在一定的电压范围内，利用差分脉冲伏安法(DPV)测定3D_Cu0/Au电极构建无酶葡萄糖传感器的线性检测范围。具体方法如下设定电压范围，并在在空白的pH = 7. 0的 PBS缓冲溶液进行DPV扫描；然后在搅拌条件下依次加入特定量的葡萄糖溶液，并在每次加入葡萄糖溶液后重新进行DPV扫描，直到DPV峰电流不再随加入葡萄糖溶液浓度的增加而增大后，停止加入葡萄糖溶液；取每次DPV扫描曲线的峰电流对相应的葡萄糖浓度作图，即得到电极催化葡萄糖氧化的线性浓度范围。实例中所用葡萄糖溶液均取自上述步骤1所配制溶液，电化学测试具体步骤参照上述步骤2。实施例1取厚度为0.2mm的铜箔薄片，经蒸馏水、去离子水反复冲洗、超声后，置于烘箱中干燥。配置质量分数2 %的KOH溶液，静置10分钟，取配置好的溶液于烧杯中，置于恒温水浴槽中，调节温度至30°C，将洗净干燥好的铜箔置于烧杯中，静置3天，取出样品，用蒸馏水缓慢冲洗，并再次用去离子水冲洗，干燥。将干燥好的三维氧化铜纳米花在扫描电镜下观察， 可以看到，三维氧化铜纳米花均勻地分布在电极表面，其单个纳米花的直径在10-20 μ m。如图1所示。实施例2取厚度为0. 3mm的铜箔薄片，经蒸馏水、去离子水反复冲洗、超声后，置于烘箱中干燥。配置质量分数3 %的KOH溶液，静置10分钟，取配置好的溶液于烧杯中，置于恒温水浴槽中，调节温度至40°C，将洗净干燥好的铜箔置于烧杯中，静置6天，取出样品，用蒸馏水缓慢冲洗，并再次用去离子水冲洗，干燥。将干燥好的三维氧化铜纳米花在扫描电镜下观察， 可以看到，三维氧化铜纳米花均勻地分布在电极表面，纳米花紧密堆砌，单个纳米花形态清晰，其单个纳米花的直径在10-20 μ m。如图2所示。电化学测试采用三电极测试体系以三维氧化铜纳米花在片式无酶葡萄糖电极为工作电极，Pt丝电极(直径Imm)为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极。测试溶液为含有 20mM的葡萄糖的pH = 7. OPBS缓冲液。如图3所示。实施例3将实例2中铜箔厚度改为0. 5mm的铜箔薄片，经蒸馏水、去离子水反复冲洗、超声后，置于烘箱中干燥。配置质量分数5%的KOH溶液，静置10分钟，取配置好的溶液于烧杯中，置于恒温水浴槽中，调节温度至30°C，将洗净干燥好的铜箔置于烧杯中，静置6天，取出样品，用蒸馏水缓慢冲洗，并再次用去离子水冲洗，干燥。将干燥好的三维氧化铜纳米花在扫描电镜下观察得到图片与实例3相似，三维氧化铜纳米花均勻地分布在电极表面，纳米花紧密堆砌，单个纳米花形态清晰，其单个纳米花的直径在10-20 μ m。实施例4取厚度为0. 5mm的铜箔薄片，经蒸馏水、去离子水反复冲洗、超声后，置于烘箱中干燥。配置质量分数3 %的KOH溶液，静置10分钟，取配置好的溶液于烧杯中，置于恒温水浴槽中，调节温度至35°C，将洗净干燥好的铜箔置于烧杯中，静置9天，取出样品，用蒸馏水缓慢冲洗，并再次用去离子水冲洗，干燥。将干燥好的三维氧化铜纳米花在扫描电镜下观察， 可以看到，三维本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种三维氧化铜纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极，其特征在于纳米花直接在铜箔表面原位生长，纳米花片式无酶葡萄糖传感器电极由铜箔基底和三维氧化铜纳米花阵列构成，三维氧化铜纳米花以结晶形态存在，均匀、致密地分布在电极表面，直径在１０－２０μｍ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：许鑫华，方海东，郭美卿，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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