[发明专利]一种三维有序大孔微电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维有序大孔微电极的制备方法。

背景技术

微电极技术作为电生理学方法，作为近年在各个领域兴起并受重视的新兴技术，引起了同行的广泛关注。微电极在基因工程及纳米技术中扮演着重要的角色，可以对DNA等有机大分子进行测定，还可以对痕量金属离子进行测定，成为电化学研究领域中具有广泛发展前景的分支。

微电极具有常规电极无可比拟的优点，即较高的稳态电流密度、较短的响应时间、极化电流小、欧姆压降小、传质速度快、信噪比大，其制备的电极具有稳定而高密度的电流，且不易受到外界因素的影响，是制备电极材料的一种较为理想的材料。

专利号为CN102092674A的专利公开了一种以导电纤维为基底，金、铂或者合金作为修饰的微电极结构。其在电极材料上具有较大的限制，无法实现电极的多功能化的应用。专利号为CN1462882A的专利公开了一种以Ag/AgCl为参比电极的三位一体复合型微电极。由于未实现大规模集成化而使其只能应用于小规模的检测中，无法实现大规模供电。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有方法制备的微电极无法实现电极的多功能化的问题，而提供了一种三维有序大孔微电极的制备方法。

本发明的一种三维有序大孔微电极的制备方法，是按照以下步骤进行的：

一、选用10μm～100μm金属丝作为基底，将金属丝分别用乙醇和超纯水超声清洗15～30min；

二、以去离子水为分散溶剂，将聚苯乙烯胶体微球超声分散15～30min，得到体积分数为0.05%～0.3%的聚苯乙烯胶体微球乳液；

三、将步骤一的金属丝以与步骤二得到的聚苯乙烯胶体微球乳液的液面呈80°～90°的角度插入到步骤二得到的聚苯乙烯胶体微球乳液中，然后置于温度为55～65℃的恒温培养箱中，待分散溶剂完全挥发后，在纤维表面形成聚苯乙烯胶体晶体模板，然后将纤维取出，密封保存；

四、用物理或者化学方法向步骤三制得的聚苯乙烯模板中填充目标物质，所述的目标物质为金属、合金、碳材料或者金属氧化物；

五、采用煅烧或浸泡方法去除聚苯乙烯模板，得到反蛋白石结构的金属纤维；

六、将步骤五制备的反蛋白石结构的金属纤维插入到带有孔洞的金属基板中，形成阵列式的微电极，采用熔融的锡固定微电极的底部，每根金属丝的间距30～200μm，即完成三维有序大孔微电极的制备。

本发明的一种三维有序大孔微电极的制备方法，是按照以下步骤进行的：

一、选用10μm～1000μm级的金属丝作为基底，将金属丝分别用乙醇和超纯水超声清洗15～30min；

二、以去离子水为分散溶剂，将聚苯乙烯胶体微球超声分散15～30min，得体积分数为0.05%～0.3%的聚苯乙烯胶体微球乳液；

三、将步骤一的金属丝以与步骤二得到的聚苯乙烯胶体微球乳液的液面呈80°～90°的角度插入到步骤二得到的聚苯乙烯胶体微球乳液中，然后置于温度为55～65℃的恒温培养箱中，待分散溶剂完全挥发后，在纤维表面形成聚苯乙烯胶体晶体模板，然后将纤维取出，密封保存；

四、用物理或者化学方法向步骤三制得的聚苯乙烯模板中填充目标物质，所述的目标物质为金属、合金、碳材料和金属氧化物；

五、采用煅烧或浸泡方法去除聚苯乙烯模板，得到反蛋白石结构的金属纤维；

六、将步骤五获得反蛋白石结构的金属纤维交替编织成网格结构，即完成三维有序大孔微电极的制备。

本发明包含以下有益效果：

本发明用胶体晶体作为模板制备孔径可控的反蛋白石结构，利用反蛋白石结构制备微电极的新方法。由于金属纤维的柔韧性，较容易弯曲，使得附有反蛋白石结构的金属纤维表面积最大化。本发明的反蛋白石结构的金属纤维排列成整列，这样可以增大电极的表面积，使离子的迁出迁入更容易，优化电极的性能；

对三维有序的大孔结构进行微电极设计组装，弥补现有微电极未考虑电极材料表面微结构以及难以实现大规模集成化应用的缺陷，利用微电极微观上的大比表面积和宏观上的网状及线状结构对于空间的高效利用，实现能量高效稳定的转化，为新型微电极的制备提供新的思路。

附图说明

图1为实施例1制备的微电极表面蛋白石结构的装置的横截面示意图；其中，A为三维有序大孔目标物质，B为金属丝；

图2为实施例1中反蛋白石结构组成的微电极阵列正面示意图；其中，A为三维有序大孔目标物质，B为金属丝；

图3为实施例1中反蛋白石结构组成的微电极阵列侧面示意图；