[发明专利]纳米氧化亚铜无酶过氧化氢传感器电极的制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及属于电化学分析检测技术领域。

背景技术

过氧化氢H₂O₂具有氧化、漂白、消毒和杀菌等多种功效和广泛用途。对H₂O₂含量的快速准确检测在食品、制药、生物和环境分析中具有非常重要的意义。目前用于检测过氧化氢的方法很多，如滴定法、分光光度法以及电化学方法等。其中，电化学方法，特别是酶电化学生物传感器，由于其方法简单、灵敏度高等特点而被广泛应用于过氧化氢的测定。然而在酶电化学传感器的研制中，由于酶容易受外界各种因素影响而失活，从而产生较差的稳定性和再生性，因而其应用受到很大的限制。为了尽可能的减小或消除这些缺陷，利用无酶修饰的电极来实现对过氧化氢的直接电催化受到了研究者们的广泛关注。这也将成为未来检测过氧化氢的一种趋势。

氧化亚铜是一种P型半导体，具有独特的光学、磁学以及氧化还原性质，在光能转化、磁储器、工业催化等方面得到广泛应用。因为高的比表面积和特殊的性质，氧化亚铜纳米结构也非常适合用于制作高灵敏的无酶型生物传感器件。

发明内容

本发明的目的是提供一种响应时间短、检测限低、灵敏度高、线性范围宽、稳定性好的检测过氧化氢的纳米氧化亚铜无酶传感器电极的制备方法及应用。

本发明的目的是这样实现的。

一种纳米氧化亚铜无酶过氧化氢传感器电极的制备方法，包括以下步骤：首先称取氧化亚铜纳米线，用超纯水配制成的分散液；超声分散均匀后，取分散液滴加于抛光的金电极上，晾干后再滴加Nafion溶液，并在室温下晾干，即获得纳米氧化亚铜无酶过氧化氢传感器电极。

所述金电极依次用1.0、0.3和0.05um的Al₂O₃粉抛光，每次抛光后用去离子水冲洗干净，然后分别在丙酮、无水乙醇和超纯水中超声洗涤。

所述分散液的配制量为5mg/mL。

所述滴加于金电极上的分散液为7μL，晾干后再滴加的Nafion溶液为2μL，Nafion的浓度为0.5%。

所述金电极的直径为2mm，作为基底，其上有两层修饰，第一层为氧化亚铜纳米线，第二层为Nafion膜。

所述氧化亚铜纳米线采用如下方法制备：以两次阳极氧化法制作的多孔氧化铝膜为模板，先在其背面蒸镀一层金膜作为工作电极，然后采用直流电化学沉积的方法，以碳片电极作为辅助电极，以五水硫酸铜和乳酸混合作为电解液，调节电解液pH值为11，电沉积完成后，去除氧化铝模板即获得氧化亚铜纳米线，所述的氧化亚铜纳米线，其为多晶结构，直径为50～60nm，具有非平滑的起伏表面。

所述的氧化亚铜纳米线的制备中，所用电解液包含150g/L的五水硫酸铜和234g/L的乳酸，其pH值用5M的NaOH水溶液调节为11，沉积电压为-0.65V。

所述电沉积是在水浴60摄氏度下进行，沉积时间为40分钟，沉积完成后，在1M的NaOH水溶液中去除氧化铝模板。

一种作为过氧化氢传感器的修饰电极的用途及使用方法，所述传感器电极可直接用于过氧化氢浓度的电化学测定；使用方法即测定方法如下：将纳米氧化亚铜无酶过氧化氢传感器电极作为工作电极，铂电极为对电极，Ag/AgCl电极为参比电极，组成三电极系统；电化学测定时，将所述传感器电极放置在以恒定速率搅拌的、pH=7.2的磷酸盐缓冲溶液中；在-0.6～0.6V电位窗口中循环伏安法扫描至图形稳定；然后在工作电极上施加一恒定的阴极电位（-0.05～-0.2V，最优化电位-0.1V），记录下电流时间曲线，当背景电流达到稳态后，用微量进样器加过氧化氢溶液样品，并记录电流相应；在不同过氧化氢溶液浓度下测得传感器对过氧化氢的电流响应值，并在浓度2.5×10^-7M/L到5.0×10^-3M/L的范围内，得到电流与过氧化氢浓度的线性关系曲线，其线性方程为I(μA)=3.1268+19.4065C(mM)。利用该线性关系曲线及相应的线性方程，通过测量过氧化氢溶液试样的电流响应值，即可计算得到过氧化氢溶液试样的浓度值。

本发明的修饰电极相当于一种新型的无酶电化学过氧化氢传感器，能直接用于过氧化氢的快速电化学测定，利用氧化亚铜纳米线所得到的传感器电极具有响应时间短、检测限低、灵敏度高、线性范围宽、稳定性好、成本低等的优点，并且对过氧化氢的检测效率高，准确度高。

附图说明

图1本发明中氧化亚铜纳米线的扫描电镜（SEM）表征图。