[发明专利]一种通用两电极型修饰电极单元及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种通用两电极型修饰电极单元及其制备方法和应用。本发明通过光刻法制备导电电极材料基底，用聚二甲基硅氧烷基片作为贮液池，阴极和阳极分别使用电化学方法沉积惰性金属保护膜和还原氧化石墨烯进行修饰，得到的修饰电极单元。该修饰电极单元具有出色的电催化活性和稳定性，在检测过氧化氢和抗坏血酸等生物分子时具有很好的灵敏度和再现性，并可并联成电极组用于批量检测，或串联成隔离式双极电极应用于双极电化学发光等领域。

技术领域

本发明属于电化学分析检测技术领域，具体涉及一种通用两电极型修饰电极单元及其制备方法和应用。

背景技术

电化学分析方法具有灵敏度高、选择性好、设备简单、成本低等优点，且易于实现自动化和连续分析，因此逐渐在环境、食品、临床、医药、生物等领域得到广泛应用。传统的电化学分析常采用工作电极、对电极和参比电极组成的三电极体系，仪器结构相对复杂，且参比电极寿命较低，并容易对某些环境下的样品造成污染。为满足简化仪器系统，降低成本以及通用性等需求，电化学分析工作者越来越关注两电极体系的研究。

在电化学分析中，化学修饰电极是目前电分析化学和电化学领域的最活跃研究项目。与传统的裸电极/电解质溶液界面电化学相比，化学修饰电极开创了一个全新的研究领域。石墨烯是碳纳米管、富勒烯、金刚石的同素异形体，是一种一个原子平面厚度的二维碳原子材料，具有卓越的机械、导热、光学和电子传导等性能。石墨烯具有良好的电迁移率和生物相容性，同时巨大的比表面积能富集小分子和金属离子，因此常用作电极修饰材料，提高电化学分析的灵敏度。石墨烯可通过机械剥离法、氧化石墨-还原法、化学气相沉积法、电化学方法等手段制备，通过电化学还原氧化石墨的方法在电极表面修饰石墨烯，操作简便，且能很大程度上避免滴涂法修饰所造成的石墨烯分布不均匀、团聚等问题。

双极电极是指在电解质中不与正负极直接接触的导体，当在电解质溶液两端施加足够的电压时，溶液之间的电势差将驱动双极电极两端产生氧化还原反应。双极电极结构新颖，制作加工方便，并已经应用于电化学合成、材料加工、电化学传感或电化学发光传感等诸多方面，已发展成一个新的电化学传感研究热点。隔离式双极电极系统将阴极端和阳极端分隔成两个电解池，分析池和信号检测池的反应互不干扰，且电流效率接近100%，因此得到电化学分析研究者的关注。

开发一种通用的、可自由串并联的两电极型石墨烯修饰电极单元，既可以用作普通的两电极体系应用于环境、食品、临床等检测领域，也可以通过并联方式组成检测阵列用于批量检测，此外还能串联组成隔离式双极修饰电极用于双极电化学检测领域，具有十分重要的实际意义。而目前这种通用两电极型石墨烯修饰电极单元并未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种通用的、可自由串并联的两电极型修饰电极单元及其制备方法和应用，使用电化学沉积法对阴极进行惰性金属保护修饰，对阳极进行石墨烯修饰，方法易行，操作简单，可用于小分子的电化学分析检测，也能应用于双极电化学发光检测。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现。

一种通用两电极型修饰电极单元的制备方法，包括以下步骤：

（1）用光刻法按设计图样制得所需的电极基体图案，再切割，得到电极片单元；

（2）将聚二甲基硅氧烷基片按电极基体图案裁切并粘合在电极片单元上作为贮液池；

（3）用恒电位电解法将惰性金属保护层沉积在电极片单元的阴极：使用两电极体系，步骤（2）所得电极单元两极分别为阳极和阴极，调节电解电压为0.5~2.5 V，在阴极沉积惰性金属保护层，再清洗，得惰性金属保护层修饰的阴极；