[发明专利]一种FTO-ZnO/CuO电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极的制备方法，特别是涉及过氧化氢的电化学检测用的一种FTO-ZnO/CuO电极的制备方法。

背景技术

H₂O₂是临床医学、环境、工业和食品加工中常见的一种污染物。对其进行快速、准确的检查是很重要的。传统的检查技术包括分光光度法、化学荧光法和滴定法。电化学传感器以其响应速度快、灵敏度高、操作简单等优点，在过氧化氢的检测方面发挥着重大作用。电化学传感器又分为有酶和无酶型两种，而有酶传感器与无酶传感器相比较存在以下缺点：（1）生物活性物质的电活性中心一般都深埋在其分子内部,活性中心与电极间的直接电子传递还是比较困难；（2）生物活性物质与固载基质共同固定到电极表面后,往往会发生脱落、易失活变质，从而导致传感器的灵敏度、稳定性及重现性大大降低；（3）酶等生物活性物质的稳定性会受到温度及pH值等环境因素的影响。使得其在实际应用中受到一定程度的限制。

无酶传感器的出现有效的避免了这些缺陷。为了提高提高传感器的灵敏度和检出限，研究者多选用纳米材料作为电极材料，包括零维的纳米颗粒、一维的纳米棒和纳米纤维、二维的纳米片、三维的多孔材料。而一维的纳米纤维经过堆积可以形成三维的多孔结构，有效的提高电极的比表面，多孔结构的存在也有利于被检测分子在电极表面的扩散和吸附。

1934年，Formhals最先申请了制备聚合物超细纤维的静电纺丝装置专利。至今，静电纺丝已发展了将近100年，但真正对其大量实验工作和深入理论研究却是最近十年。近几年来静电纺丝技术在制备纳米纤维领域得到了广泛的应用，而且已经用这种方法成功地制备了不同的纳米纤维。静电纺丝与拉伸、相分离、自组装等方法相比，已成为制取纳米纤维最重要、最有效的方法之一。静电纺丝的特点是简单易行，所制备的纤维均匀、准连续。

在已经报道的应用于生物传感器中的纳米粒子，主要是Au、Ag、Pt或者它们的复合粒子等贵重金属以及碳纳米管等。它们虽然可提高响应灵敏度, 但价格昂贵, 不适合将来工业化生产的目标。做为纳米材料家族的一员——纳米氧化锌（ZnO），由于粒子尺寸小，比表面积大，具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和久保效应等，与普通ZnO相比，展现出许多特殊的性质，在光致发光材料、高效催化剂、压电材料、传感器、磁性材料、记录材料、太阳能电池和抗菌材料等领域具有重要用途，因而备受人们的关注。将ZnO和CuO复合已有不少报道。范会涛等人利用线电爆炸方法将Zn-Cu合金制备成Zn-Cu复合纳米颗粒，再高温烧结得到纯ZnO-CuO纳米复合氧化物，并以其为基体材料，制成气敏元件, 研究其对乙醇的敏感性能。实验结果表明，该法制得的ZnO-CuO纳米复合氧化物对乙醇具有良好的敏感特性。据此推测，以ZnO/CuO的复合纤维作为电极材料，能有效的对过氧化氢进行电化学检测。目前，关于FTO-ZnO/CuO电极的电纺丝制备尚未见公开报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种FTO-ZnO/CuO电极的制备方法。以聚乙烯吡咯烷酮 (PVP)、醋酸锌（Zn(CH₃COO)₂）和硝酸铜 （Cu (NO₃)₂）为原料，采用旋涂技术在FTO导电玻璃基底上涂覆一层前驱体溶液，然后将处理后的FTO导电玻璃作为接受装置，利用静电纺丝技术制备PVP-（Zn(CH₃COO)₂＋Cu (NO₃)₂）复合纤维，并将收集在基底上的复合纤维进行焙烧处理，得到了FTO-ZnO/CuO电极。

本发明采用的技术方案，即该制备方法的步骤如下：

1）将摩尔比为2~10:1的Zn(CH₃COO)₂和Cu (NO₃)₂磁力搅拌溶于去离子水，盐溶液总的摩尔浓度为0.85~1.1摩尔/升，同时加入冰乙酸，防止盐的水解沉淀；然后在溶液中加入质量为醋酸锌质量2.5~3倍的PVP和体积为去离子水体积4.5~5.5倍的乙醇，磁力搅拌6~10小时获得纺丝液；