[发明专利]过氧化氢传感器、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种过氧化氢传感器，特别涉及一种过氧化氢传感器、其制备方法及应用。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)是一种应用十分广泛的化工原料，但其高效杀菌、漂白、易分解和低残留的特点，常导致一些食品生产厂家过量或非法添加。摄入过量会对人体产生巨大危害，而早在1980年就发现其具有致癌性。近些年分子生物学方面研究还表明细胞中H₂O₂含量的高低直接或间接与肿瘤的发生和发展有关。因此，对H₂O₂的检测特别是微量检测具有重要意义。

时至今日，电化学生物传感技术检测H₂O₂的方法，具有灵敏度高、易微型化、能在浑浊溶液中操作等优势，在生物传感器领域中应用最为广泛。生物传感器在20世纪70年代中期发展起来，具有选择性好、灵敏度高、分析速度快、成本低和易于实施在线活体检测等优点，在临床医学、环境和食品工业等方面有重要作用。生物传感器通过各种物理、化学信号转换器捕捉目标物与敏感基元之间的反应，然后将反应的程度用离散或连续的信号表达出来，从而得到被测物浓度。

另一方面，贵金属纳米材料在电化学传感器应用方面的研究一直引起人们极大关注。贵金属微粒在电场作用下，能有效促进电极上的电子转移，并且不会引起电极表面或修饰物本身的变化，具有优异的电催化性能。

但是现有电化学生物传感技术检测H₂O₂的方法中，存在催化剂分布不均、咖啡环效应、比表面积低、催化效率低以及测试范围窄等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种过氧化氢传感器、其制备方法及应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种过氧化氢传感器，包括：

至少表面具有多孔结构、且内部具有气流通道的疏水性导电基体，并且至少所述导电基体表面与水相体系的接触角＞90°，所述多孔结构与所述气流通道连通，

以及，至少分布在所述导电基体表面的纳米铂颗粒；

当将所述导电基体局部浸入水相体系，同时使所述导电基体的其余部分暴露于空气中时，在所述导电基体及纳米铂颗粒与所述水相体系的界面处始终保持固-液-气三相共存，该固-液-气三相中的气相通过所述导电基体的多孔结构与空气保持连通。

本发明实施例还提供了一种制备所述过氧化氢传感器的方法，其包括：

提供至少表面具有多孔结构、且内部具有气流通道的疏水性导电基体，并且至少所述导电基体表面与水相体系的接触角＞90°，所述多孔结构与所述气流通道连通；

以及，至少在所述导电基体表面负载纳米铂颗粒。

本发明实施例还提供了所述过氧化氢传感器的用途。

例如，在一些实施方案中提供了一种过氧化氢检测系统，包括由工作电极、对电极和参比电极组成的三电极体系，其中所述工作电极采用所述的过氧化氢传感器。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

(1)提供的过氧化氢传感器是通过在多孔疏水导电材料上负载Pt纳米颗粒(纳米铂颗粒)而形成，在应用时可形成和保持固-液-气三相共存界面，不仅为催化反应提供了物质供应和环境保障，而且使导电基体内部微观结构始终和大气保持平衡，在三相界面的反应提供充足的氧气并保持和大气压平衡，亦利于将反应产生出的气体排出，从而促进反应进行；

(2)提供的过氧化氢传感器因采用前述设计，具有灵敏度高和短响应等特点；

(3)提供的过氧化氢传感器制备工艺简单，无任何复杂微加工过程，且所用原料极为易得和廉价，保证了传感器的成本优势，更加简洁，且实用性更强，适用于大规模生产，可广泛的应用于医院检测，移动医疗和健康监测等领域。

附图说明

图1是本发明一典型实施例中一种过氧化氢传感器的结构示意图；

图2a是实施例1中用于构成过氧化氢传感器的疏水纳米碳纤维网络的TEM图；

图2b是实施例1中水与所述疏水纳米碳纤维网络的接触角照片；

图2c-图2d是实施例1中负载有Pt纳米颗粒的疏水纳米碳纤维的TEM图；

图2e-图2f是实施例1中Pt纳米颗粒的TEM图；

图3a-图3b是本发明实施例1中过氧化氢传感器的检测线性曲线图。

具体实施方式