本發(fā)明涉及一種柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器及其制備方法，屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

傳感器是能夠識別物理、化學(xué)或生物變化，并將其轉(zhuǎn)化為可測量信號的一類器件。而生物傳感器便是其中專門用于探測生化小分子、蛋白質(zhì)、dna及細(xì)胞乃至組織的傳感器。生物傳感器對生物物質(zhì)敏感并將其濃度轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行檢測。目前市面上還未見以氧化石墨烯為基本結(jié)構(gòu)的葡萄糖探測器。

zno是一種重要的金屬氧化物半導(dǎo)體材料，室溫禁帶寬度為3.2ev,合成步驟簡單，具有較高的催化活性，在溶液中有很好的化學(xué)穩(wěn)定性以及對基底材料很強(qiáng)的適應(yīng)性，因此適合拿來做生物傳感探測器的材料。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種制備成本低、工藝簡單易于生產(chǎn)，柔性、靈敏度高、響應(yīng)速度快的柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器及其制備方法。

此柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器，其工作電極自下而上依次有碳纖維、氧化石墨烯、zno納米晶層，通常，所述的zno納米晶尺寸為300-400nm。

該葡萄糖探測器的制備方法包括以下步驟：

1)將碳纖維浸泡在濃度為1～1.2g/l的氧化石墨烯水溶液中30～40分鐘，然后將所述碳纖維取出置60℃烘箱中烘干2～2.5小時，得到樣品a。

2)將zn(ac)2·2h2o溶于dmf溶液中，使其濃度為0.02-0.03mol/l，超聲30～60分鐘得到溶液b。

3)將所述樣品a加入到所述溶液b中，加熱到90～110℃并保持5～6小時，得到所述柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器。

本發(fā)明的柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器的工作原理是：在ph為7.0的緩沖溶液下，以其該探測器為工作電極，與pt絲所組成的對電極及甘汞組成的參比電極組成三電極系統(tǒng)，在不斷用注射器注入葡萄糖的情況下，通過電化學(xué)工作站中的循環(huán)伏安法以及恒電壓充放電等電化學(xué)方式探測其電流變化，進(jìn)行葡萄糖探測。

本發(fā)明的有益效用在于：

1)本發(fā)明zno納米晶的合成方法簡單，無需氮氣保護(hù)，時間短，產(chǎn)率高，且合成的納米晶大小均勻；在此基礎(chǔ)上，探測器制備方法簡潔，且只需在低溫下退火即可；

2)納米晶比表面積大，與葡萄糖的接觸面積較大，因而可提高其電化學(xué)傳感能力；

3)本發(fā)明采用碳纖維為基底，具有柔性且溝道多容易負(fù)載氧化物的特點，適宜用作可穿戴設(shè)備材料；

4)本發(fā)明的采用氧化石墨烯為基底，具有極大的表面積及豐富的氧化基團(tuán)，其與zno等納米晶的連接也比較方便；

5)本發(fā)明的柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器結(jié)構(gòu)簡單，其制備方法簡便且成本低，在生物、醫(yī)療以及一些特殊領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器表面在400倍放大倍數(shù)下的形貌；

圖2是柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器在1500放大倍數(shù)下的形貌。

具體實施方式

實施例1

1)將直徑為1cm的圓形碳纖維片浸泡在20ml濃度為1g/l的氧化石墨烯水溶液中30分鐘，然后將碳纖維取出置60℃烘箱中烘干2小時，得到樣品a。

2)將0.2357g的zn(ac)2·2h2o溶于50mldmf溶液中并超聲30分鐘得到溶液b。

3)將樣品a加入到溶液b中，隨后將溶液加熱到95℃并保持5小時到柔性zno納米晶葡萄糖傳感器。

從圖1中可以看出該柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器以碳纖維為基體，其中碳管依然保持原來的形貌，碳管之間大量的空隙可以提供大量zno納米晶的附著及生長。

從圖2可以看出該柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器上生長的zno納米晶直徑達(dá)到300至400納米之間，納米晶生產(chǎn)的完好并且豐富，為與葡萄糖反應(yīng)提供了很多的位點。

本例制得的柔性zno納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器的靈敏度為78.5μamm^-1cm^-2,最低探測極限為13.45μm，響應(yīng)時間為3s。

實施例2

1)將直徑為3cm的圓形碳纖維片浸泡在25ml濃度為1.2g/l的氧化石墨烯水溶液中40分鐘，然后將碳纖維取出置60℃烘箱中烘干2小時，得到樣品a。

2)將0.2320g的zn(ac)2·2h2o溶于50mldmf溶液中并超聲30分鐘得到溶液b。

3)將樣品a加入到溶液b中，隨后將溶液加熱到95℃并保持5小時到柔性zno納米晶葡萄糖傳感器。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種柔性ZnO納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器及其制備方法，該傳感器自下而上依次有碳纖維、氧化石墨烯、ZnO納米晶層。其制備方法如下：先制備碳纖維復(fù)合氧化石墨烯做基底，然后在其上在一定溫度下生長ZnO納米晶自組裝成柔性ZnO納米晶復(fù)合碳纖維及氧化石墨烯葡萄糖探測器。相比于傳統(tǒng)的葡萄糖探測器，此方法制備的響應(yīng)靈敏度高、響應(yīng)時間快，且是柔性、結(jié)構(gòu)簡單、制備成本低，在生物、醫(yī)療以及一些特殊領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價值。

技術(shù)研發(fā)人員：黃靖云;黃輝耀;馬曄;葉志鎮(zhèn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.13
技術(shù)公布日：2017.07.21