專(zhuān)利名稱(chēng)：用電沉積制備鉑納米多孔電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在無(wú)酶檢測(cè)葡萄糖的技術(shù)中，常用鉑納米多孔電極作工作電極。 本發(fā)明涉及一種用電沉積制備鉑納米多孔電極的方法，屬材料制備和 電化學(xué)檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已有數(shù)種利用葡萄糖氧化酶的催化作用制成 的電化學(xué)傳感血糖儀出售，用于糖尿病患者檢測(cè)血糖。雖然葡萄糖氧 化酶在所有的生物酶中是最穩(wěn)定的，但仍然受到周?chē)h(huán)境各種條件的 影響和限制，如溫度、濕度、氧濃度等。在大批量生產(chǎn)時(shí)，酶的數(shù)量 和酶固定的牢度都難以控制，因而傳感器的重復(fù)性和再現(xiàn)性受到較大 影響。于是用于無(wú)酶檢測(cè)葡萄糖的電化學(xué)電極得到了發(fā)展并日益受到 重視[l]。目前，無(wú)酶檢測(cè)葡萄糖的電化學(xué)電極主要有下列幾種
1、 納米鎳粒子[2]、納米銅粒子[3]電極可在大于pH 9.0的條件下 無(wú)酶檢測(cè)葡萄糖；
2、 Pt2Pb [4]合金電極可在中性條件下無(wú)酶檢測(cè)葡萄糖，但若測(cè)定 對(duì)象中含有0.1M的鈉離子時(shí)，葡萄糖的響應(yīng)信號(hào)完全消失；
3、 用液晶作為模板制成的鉑納米多孔電極(粗糙度大于72) [5] 可在中性條件下無(wú)酶檢測(cè)葡萄糖，也不受其它干擾元素的干擾。但電 極的制備方法復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、成本較高，不適合大批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服當(dāng)前鉑納米多孔電極制備上存在的不足，如 制備方法復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、成本較高，不適合大批量生產(chǎn)等，提出一種用 電沉積制備鉑納米多孔電極的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案用電沉積方法在工作電極的襯底上沉積一層鉑合金，然后用電化學(xué)刻蝕方法去合金 化，形成鉑納米多孔電極。現(xiàn)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。 一種用電沉積制備鉑納米多孔電 極的方法，該方法需在制備鉑納米多孔電極的設(shè)備中施行，所述設(shè)備 含電化學(xué)工作站和電解池，所述電解池內(nèi)安裝有工作電極、參比電極 和對(duì)電極，其特征在于，具體操作步驟第一步表面處理工作電極的襯底先后用0.05微米和0.3微米的氧化鋁粉將工作電極的襯底的表面 拋光成鏡面，二次去離子水超聲清洗二次，每次5分鐘，工作電極的 襯底是玻碳或鉑圓盤(pán)；第二步配制PtCu電沉積溶液吸取2.7 ml濃硫酸于100ml容量瓶中，稱(chēng)取499.4 mg硫酸銅 (CuS04'5H20)禾n 830.2 mg氯亞鉑酸鉀(K2PtCU)溶于少量水后倒入上 述容量瓶中，加水至刻度，搖勻，制得PtCu電沉積溶液，即0.02 M 硫酸銅和0.02 M氯亞鉑酸鉀的0.5M硫酸溶液備用，使用前通入高純 氮，趕走溶液中的氧氣；第三步在工作電極的襯底上沉積PtCu合金膜 將工作電極的襯底、參比電極、對(duì)電極插入PtCu電沉積溶液， 電化學(xué)工作站為工作電極的襯底和對(duì)電極提供恒定電壓，恒定電壓介 于60-80毫伏之間，參比電極提供基準(zhǔn)電位，PtCu合金膜沉積在工作 電極的襯底上，電沉積時(shí)間由PtCu合金膜沉積厚度和沉積電流大小 而定；第四步配制Cu電刻蝕溶液吸取2.7 ml濃硫酸于100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，制得 0.5M硫酸溶液備用；第五步刻蝕掉PtCu合金膜中的Cu將工作電極的襯底、參比電極、對(duì)電極清洗干凈后插入Cu電刻 蝕溶液，電化學(xué)工作站為工作電極的襯底和對(duì)電極提供恒定電壓，恒定電壓為350毫伏，參比電極提供基準(zhǔn)電位，刻蝕PtCu合金膜中的 Cu，至刻蝕電流降為零，在工作電極的襯底上形成鉑納米多孔電極的 粗品；第六步配制電極清洗溶液吸取5.4 ml濃硫酸于100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，制得 l.OM硫酸溶液備用；第七步去除鉑納米多孔電極的粗品的表面殘留的雜質(zhì) 將鉑納米多孔電極的粗品、參比電極、對(duì)電極清洗干凈后插入電 極清洗溶液，電化學(xué)工作站為鉑納米多孔電極的粗品和對(duì)電極提供 + 1.0至-0.45伏的掃描電壓，參比電極提供基準(zhǔn)電位，掃描至獲得可 重復(fù)的伏安循環(huán)曲線(xiàn)為止，至此，制得鉑納米多孔電極，鉑納米多孔 電極就是襯底上沉積有鉑納米多孔膜的工作電極。 與背景技術(shù)相比，本發(fā)明有以下優(yōu)點(diǎn)1、 能獲得高質(zhì)量的鉑納米多孔電極，其表面積比平面電極提高500倍以上，催化效果好，能完全滿(mǎn)足無(wú)酶測(cè)定葡萄糖的需要；2、 制備電極的操作步驟簡(jiǎn)單，所用試劑數(shù)量少，成本低，易于 實(shí)施；3、 操作在常溫下進(jìn)行，沒(méi)有高溫危險(xiǎn)；4、 安全、環(huán)保。


圖1是本發(fā)明的制備多孔鉑電極的裝置示意圖。圖中，l是電化 學(xué)工作站，2是工作電極的襯底，3是參比電極，4是對(duì)電極，5是不 同步驟時(shí)的電解質(zhì)溶液沉積PtCu合金膜時(shí)，5a是PtCu合金電沉 積溶液；刻蝕PtCu合金膜中的Cu時(shí)，5b是Cu刻蝕溶液；清除電極 上的雜質(zhì)時(shí)，5c是電極清洗溶液。6是電解池。圖2是本發(fā)明的鉑納米多孔電極的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，21是襯底， 22是PtCu合金膜，23是鉑納米多孔膜。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。所有的實(shí)施例 均按照上述的制備方法的具體操作步驟進(jìn)行操作，每個(gè)實(shí)施例僅羅列 關(guān)鍵的技術(shù)數(shù)據(jù)。
實(shí)施例1
第一步中，工作電極2的襯底21是鉑圓盤(pán)；第三步中，電化學(xué)工作站1提供的恒定電壓為70毫伏，PtCu合金膜22的平均沉積厚 度為100 nm，電沉積時(shí)間為4 min。
實(shí)施例2
除以下不同外，其余部分均與實(shí)施例1完全相同。 第三步中，電化學(xué)工作站1提供的恒定電壓為60毫伏，電沉積 時(shí)間為5 min 。
實(shí)施例3
除以下不同外，其余部分均與實(shí)施例1完全相同。 第三步中，電化學(xué)工作站1提供的恒定電壓為80毫伏，電沉積 時(shí)間為3 min。
實(shí)施例4
第一步中，工作電極2的襯底21是玻碳圓盤(pán)；第三步中，電化 學(xué)工作站1提供的恒定電壓為70毫伏，PtCu合金膜22的平均沉積 厚度為100nm，電沉積時(shí)間為4min。
實(shí)施例5
除以下不同外，其余部分均與實(shí)施例4完全相同。 第三步中，電化學(xué)工作站1提供的恒定電壓為60毫伏，電沉積 時(shí)間為5 min。 實(shí)施例6
除以下不同外，其余部分均與實(shí)施例4完全相同。
第三步中，電化學(xué)工作站1提供的恒定電壓為80毫伏，電沉積時(shí)間為3 min。 參考文獻(xiàn)[1] Sejin Park， Hankil Boo, Taek Dong Chung ， Electrochemical non-enzymatic glucose sensors, Analytica Chimica Acta 556 (2006) 46—57[2] Abdollah Salimi, Mahmoud Roushani, Non-enzymatic glucose detection free of ascorbic acid interference using nickel powder and nafion sol—gel dispersed renewable carbon ceramic electrode ， Electrochemistry Communications 7 (2005) 879-887[3] Xinhuang Kang， Zhibin Mai, Xiaoyong Zou, Peixiang Cai， Jinyuan Mo， A sensitive nonenzymatic glucose sensor in alkaline media with a copper nanocluster/multiwall carbon nanotube-modified glassy carbon electrode ， Analytical Biochemistry 363 (2007) 143-150[4〗Y(jié). Sun, H. Buck, T.E. Mallouk, Combinatorial Discovery of Alloy lectrocatalysts for Amperometric Glucose Sensors, Anal. Chem.， 73 (2001) 1599-1604[5] Sejin Park， Taek Dong Chung， Hee Chan Kim, Nonenzymatic Glucose Detection Using Mesoporous Platinum, Anal. Chem. 2003, 75, 3046-3049
權(quán)利要求
1、一種用電沉積制備鉑納米多孔電極的方法，該方法需在制備鉑納米多孔電極的設(shè)備中施行，所述設(shè)備含電化學(xué)工作站和電解池，所述電解池內(nèi)安裝有工作電極、參比電極和對(duì)電極，其特征在于，具體操作步驟第一步表面處理工作電極的襯底先后用0.05微米和0.3微米的氧化鋁粉將工作電極的襯底的表面拋光成鏡面，二次去離子水超聲清洗二次，每次5分鐘，工作電極的襯底是玻碳或鉑圓盤(pán)；第二步配制PtCu電沉積溶液吸取2.7ml濃硫酸于100ml容量瓶中，稱(chēng)取499.4mg硫酸銅(CuSO4·5H2O)和830.2mg氯亞鉑酸鉀(K2PtCl4)溶于少量水后倒入上述容量瓶中，加水至刻度，搖勻，制得PtCu電沉積溶液，即0.02M硫酸銅和0.02M氯亞鉑酸鉀的0.5M硫酸溶液備用，使用前通入高純氮，趕走溶液中的氧氣；第三步在工作電極的襯底上沉積PtCu合金膜將工作電極的襯底、參比電極、對(duì)電極插入PtCu電沉積溶液，電化學(xué)工作站為工作電極的襯底和對(duì)電極提供恒定電壓，恒定電壓介于60-80毫伏之間，參比電極提供基準(zhǔn)電位，PtCu合金膜沉積在工作電極的襯底上，電沉積時(shí)間由PtCu合金膜沉積厚度和沉積電流大小而定；第四步配制Cu電刻蝕溶液吸取2.7ml濃硫酸于100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，制得0.5M硫酸溶液備用；第五步刻蝕掉PtCu合金膜中的Cu將工作電極的襯底、參比電極、對(duì)電極清洗干凈后插入Cu電刻蝕溶液，電化學(xué)工作站為工作電極的襯底和對(duì)電極提供恒定電壓，恒定電壓為350毫伏，參比電極提供基準(zhǔn)電位，刻蝕PtCu合金膜中的Cu，至刻蝕電流降為零，在工作電極的襯底上形成鉑納米多孔電極的粗品；第六步配制電極清洗溶液吸取5.4ml濃硫酸于100ml容量瓶中，用水稀釋至刻度，制得1.0M硫酸溶液備用；第七步去除鉑納米多孔電極的粗品的表面殘留的雜質(zhì)將鉑納米多孔電極的粗品、參比電極、對(duì)電極清洗干凈后插入電極清洗溶液，電化學(xué)工作站為鉑納米多孔電極的粗品和對(duì)電極提供+1.0至-0.45伏的掃描電壓，參比電極提供基準(zhǔn)電位，掃描至獲得可重復(fù)的伏安循環(huán)曲線(xiàn)為止，至此，制得鉑納米多孔電極，鉑納米多孔電極就是襯底上沉積有鉑納米多孔膜的工作電極。
全文摘要
一種用電沉積制備鉑納米多孔電極的方法，屬材料制備和電化學(xué)檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域。用電沉積方法在工作電極的襯底上沉積一層鉑合金，然后用電化學(xué)刻蝕方法去合金化，形成鉑納米多孔電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)能獲得高質(zhì)量的鉑納米多孔電極，其表面積比平面電極提高500倍以上，催化效果好，能完全滿(mǎn)足無(wú)酶測(cè)定葡萄糖的需要；制備電極的操作步驟簡(jiǎn)單，所用試劑數(shù)量少，成本低，易于實(shí)施；操作在常溫下進(jìn)行，沒(méi)有高溫危險(xiǎn)；安全、環(huán)保。
文檔編號(hào)G01N33/48GK101303325SQ20081003948
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月25日
發(fā)明者健 張, 朱建中, 朱自強(qiáng), 王依婷 申請(qǐng)人:華東師范大學(xué)