一种电化学传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电化学传感器及其制备方法，该电化学传感器包括电极，所述电极包括导电基底和附着在所述导电基底表面的复合膜；其中，所述复合膜包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层，所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，且所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反；所述纳米颗粒选自过渡金属元素的氧化物、杂多酸和同多酸中的一种或多种。本发明专利技术提供的电化学传感器能够在高浓度抗坏血酸存在下，对低浓度的多巴胺有选择性响应，并且灵敏度高，响应快速，可用于多巴胺的实时监测。

【技术实现步骤摘要】

[0001 ] 本专利技术涉及。
技术介绍
多巴胺是人体内的一种重要的神经传导递质，其神经功能失调是导致精神分裂症和帕金森氏症的重要原因。此外，多巴胺为拟肾上腺素药，具有增加肾血流量，使心脏兴奋的功能，广泛用于治疗神经紊乱、高血压、先天性或感染性休克。准确测定其在脑、血液、尿和组织中的含量无论是在生理功能研究方面还是临床应用方面都具有重要的意义。由于电分析化学具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、所需仪器设备价格低廉等优点而被广泛用于生命物质的直接电化学检测。但是神经递质在裸电极上的测定存在两个问题，一是电子转移速率低；二是与多巴胺共存的高浓度抗坏血酸和尿酸等物质的电化学性质与多巴胺十分相似，用一般电化学方法测定多巴胺时它们将产生严重干扰。因此，开发高灵敏度、高选择性、快速响应的测定多巴胺的电化学传感器一直是研究人员感兴趣的课题。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的缺陷提供一种电化学传感器，该电化学传感器能够在高浓度抗坏血酸存在下，对低浓度的多巴胺有选择性响应，灵敏度高。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种电化学传感器，该电化学传感器包括电极，所述电极包括导电基底和附着在所述导电基底表面的复合膜；其中，所述复合膜包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层，所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，且所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反；所述纳米颗粒选自过渡金属元素的氧化物、杂多酸和同多酸中的一种或多种。本专利技术还提供了所述电化学传感器的制备方法，该电化学传感器包括电极，所述电极包括导电基底，其中，所述制备方法包括:将能形成纳米颗粒层的悬浮液或溶液和聚电解质溶液交替与导电基底接触并干燥，使导电基底表面形成包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层的复合膜，且所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，与导电基底直接接触的所述复合膜的第一层为纳米颗粒层或聚电解质层；通过对所述纳米颗粒和聚电解质的种类的选择，使得所述复合膜中交替层叠的所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，并使得与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反；所述纳米颗粒选自过渡金属元素的氧化物、杂多酸和同多酸中的一种或多种。本专利技术提供的电化学传感器对于测定多巴胺具有高灵敏度、高选择性、快速响应等优点，可用于多巴胺的实时监测。 本专利技术的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。【附图说明】附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中:图1为实施例1中制备的聚丙烯酸包覆的二氧化铈的透射电镜图；图2为实施例1中制备的电化学传感器的复合膜的吸光度与复合膜包括纳米颗粒层和聚电解质层的层数的关系图；图3为实施例1中测定制备的电化学传感器在10mmol/L抗坏血酸和0.lmmol/L多巴胺混合溶液的循环伏安图；图4为实施例1中用计时电流法测定制备的电化学传感器对多巴胺的检测限图；图5为实施例2中测定制备的电化学传感器在10mmol/L抗坏血酸和0.lmmol/L多巴胺混合溶液的循环伏安图。【具体实施方式】以下对本专利技术的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供的电化学传感器包括电极，所述电极包括导电基底和附着在所述导电基底表面的复合膜；其中，所述复合膜包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层，所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，且所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反；所述纳米颗粒选自过渡金属元素的氧化物、杂多酸和同多酸中的一种或多种。按照本专利技术，只要使得所述纳米颗粒层和所述聚电解质层交替层叠，且所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反即可，因此本专利技术对所述纳米颗粒层和聚电解质层的层叠顺序、层叠层数及每层的厚度没有特别限定。所述复合膜的厚度可以为3-1000nm，优选为3-300nm。例如，在本专利技术中，每层纳米颗粒层的厚度可以为2_50nm，优选为2_10nm ;每层聚电解质层的厚度可以为l_20nm，优选为l_5nm。所述纳米颗粒层和聚电解质层的层数分别均可以为1-500层，为了使所述电化学传感器对于多巴胺的检测灵敏度更高，选择性更好，优选，所述纳米颗粒层的层数为1-5层，所述聚电解质层的层数为1-5层。另外，优选所述复合膜的最外层带负电荷(即，可以为带负电荷的纳米颗粒层或者带负电荷的聚电解质层)，由此可提高所述电化学传感器对多巴胺的选择性。按照本专利技术，根据过渡金属元素氧化物的种类及其性质的不同决定了形成的所述纳米颗粒可以为带正电荷的纳米颗粒或者为带负电荷的纳米颗粒。本专利技术中所述纳米颗粒优选为聚电解质包覆的纳米颗粒。所述过渡金属元素的氧化物可以是各种能够应用于电化学传感器的金属氧化物，优选选自氧化锌、二氧化钛、二氧化铈、氧化钨、氧化铁、氧化钴和氧化锰中的一种或多种，更优选为二氧化铈、二氧化钛、氧化铁中的一种或多种。所述杂多酸可以选自钨磷酸、钨硅酸和钥磷酸中的一种或多种，优选为钥磷酸；所述同多酸可以选自钥多酸、钨多酸、钒多酸中的一种或多种，优选为钥多酸。在本专利技术中，过渡金属元素的氧化物能够加速电子在电极表面的传递，特别地，氧化锌、二氧化钛、二氧化铈等氧化物材料对细胞无毒化作用，具有良好的生物相容性、化学稳定性和对大分子的吸附能力，是优异的电极修饰材料。所述聚电解质可以是各种能够应用于电化学传感器的聚电解质，优选为正离子聚电解质或负离子聚电解质。更优选情况下，所述正离子聚电解质选自碳原子数为2-30的二胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚烯丙胺和聚乙烯亚胺中的一种或多种，其中，聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚烯丙胺和聚乙烯亚胺的重均分子量优选为2000-200000 ;其中，碳原子数为2-30的脂肪族二元胺优选选自乙二胺、丙二胺、己二胺、1，10-癸二胺和1，12 二氨基十六胺中的一种或多种。所述负离子聚电解质为聚丙烯酸和/或聚苯乙烯磺酸钠，所述负离子聚电解质的重均分子量优选为2000-200000 ;其中，所述聚丙烯酸的重均分子量更优选为100000-150000，所述聚苯乙烯磺酸钠的重均分子量更优选为50000-150000。本专利技术的专利技术点在于对电化学传感器的导电基底表面附着的复合膜的改进，因此，对所述电化学传感器的其他结构和部件没有特别限定，可以为本领域技术人员公知的设计。例如，所述电极可以为ITO导电玻璃、石墨电极、金属电极或玻碳电极，所述导电基底相应地可以为ITO导电玻璃基底、石墨基底、金属基底或玻碳基底。所述导电基底可以带正电荷或负电荷。例如，所述导电基底可以通过在piranha溶液(H2O = NH3.Η20:Η202=5:1:1体积比)中浸泡而带负电荷或者通过表面硅烷化而带正电荷。 本专利技术还提供了所述电化学传感器的制备方法，该电化学传感器包括电极，所述电极包括导电基底，其中，所述制备方法包括:将能形成纳米颗粒层的悬浮液或溶液和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电化学传感器，该电化学传感器包括电极，其特征在于，所述电极包括导电基底和附着在所述导电基底表面的复合膜；其中，所述复合膜包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层，所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，且所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反；所述纳米颗粒选自过渡金属元素的氧化物、杂多酸和同多酸中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种电化学传感器，该电化学传感器包括电极，其特征在于，所述电极包括导电基底和附着在所述导电基底表面的复合膜；其中，所述复合膜包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层，所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，且所述纳米颗粒层和所述聚电解质层所带电荷相反，与所述导电基底直接接触的所述复合膜的第一层与导电基底所带电荷相反；所述纳米颗粒选自过渡金属元素的氧化物、杂多酸和同多酸中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中，每层纳米颗粒层的厚度为2-50nm，所述纳米颗粒层的层数为1-5层；每层聚电解质层的厚度为l_20nm，所述聚电解质层的层数为1-5 层。3.根据权利要求1所述的电化学传感器，其中，所述复合膜的最外层带负电荷。4.根据权利要求1或2所述的电化学传感器，其中，所述纳米颗粒为带正电荷的纳米颗粒或者为带负电荷的纳米颗粒，优选，所述纳米颗粒为聚电解质包覆的纳米颗粒。5.根据权利要求1或2所述的电化学传感器，其中，所述过渡金属元素的氧化物选自氧化锌、二氧化钛、二氧化铈、氧化钨、氧化铁、氧化钴和氧化锰中的一种或多种，所述杂多酸选自钨磷酸、钨硅酸和钥磷酸中的一种或多种；所述同多酸选自钥多酸、钨多酸和钒多酸中的一种或多种。6.根据权利要求1或2所述的电化学传感器，其中，所述聚电解质为正离子聚电解质或负离子聚电解质；优选，所述正离子聚电解质选自碳原子数为2-30的脂肪族二元胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚烯丙胺和聚乙烯亚胺中的一种或多种，所述负离子聚电解质为聚丙烯酸和/或聚苯乙烯磺酸钠。7.根据权利·要求1或2所述的电化学传感器，其中，所述电极为ITO导电玻璃、石墨电极、金属电极或玻碳电极，所述导电基底相应地为ITO导电玻璃基底、石墨基底、金属基底或玻碳基底。8.权利要求1所述电化学传感器的制备方法，该电化学传感器包括电极，所述电极包括导电基底，其特征在于，所述制备方法包括:将能形成纳米颗粒层的悬浮液或溶液和聚电解质溶液交替与导电基底接触并干燥，使导电基底表面形成包括至少一层纳米颗粒层和至少一层聚电解质层的复合膜，且所述纳米颗粒层和聚电解质层交替层叠，与导电基底直接接触的所述复合膜的第一层为纳米颗粒层或聚电解质层； 所述纳米颗粒和聚电解质的种类选择使得所述复合膜中交替层叠的所述纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，张雪华，贺涛，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：