CN101339156A - 一种农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，包括：镀银薄层基础电极及其引线的制备，银/氯化银参比电极的制备，碳糊工作电极的制备等工序制成。本发明与现有技术相比，具有制作过程更加简单，成本更低，重现性好，适用电压范围广等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物传感器电极，具体来说，涉及一种农药残留生物传感器薄层电极及其制备工艺，属生物传感器技术领域。
背景技术
由农药残留及其污染物引起的食品安全及农业环境问题越来越受到人们的重视，国内外都在采取措施加快农药残留检测技术的研究。近年来利用生物传感器技术检测农药残留受到关注。其原理是通过检测农药被降解后产生的中间体的相关理化性质而间接检测这些农药的残留量。硝基苯类化合物是合成有机磷农药的常用中间体，还广泛存在于石油化工、染料、肥皂、制药等废水中；硝基苯类化合物对环境有毒，而且是属于生物难降解物质，因此，其检测方法的研究很有必要。间接检测硝基苯类化合物的方法有很多，电化学方法因具有灵敏度高，仪器易实现小型化，检测速度快，适合野外现场检测而受到青睐。生物传感器是电化学检测方法的重要部件，传统的生物传感器电极采用丝网印刷技术，电极的制备需要专业的印刷材料及设备，制备过程复杂。
发明内容
本发明提供一种结构简单、制作方便、成本更低且灵敏度高的电流型农药残留生物传感器薄层电极及其制备工艺。它是一种通过化学镀覆、电化学电镀工艺制备的薄层电极。
具体技术方案如下：
(1)镀银薄层基础电极及引线的制备在普通载玻片上贴上一层PVC绝缘胶布，再在绝缘胶布上贴上一层预留基础电极及其引线和工作电极引线形状的掩膜，制成模板，用无水乙醇擦洗模板后，用蒸馏水冲洗干净，晾干，再放入1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡10分钟，再用蒸馏水冲洗干净，晾干备用，以2％硝酸银溶液、5％氢氧化钠溶液、2％氨水、10％葡萄糖溶液为反应液，在模板上进行重复银镜反应多次，制备镀银薄层基础电极及引线，揭去掩膜，得到镀银薄层基础电极[3]及引线[4]；
(2)银/氯化银参比电极的制备在步骤(1)制好的镀银薄层基础电极上盖上绝缘保护膜，构造出包含镀银薄层基础电极及工作电极引线的反应腔，向反应腔中滴加5滴0.1mol/L盐酸溶液，两电极间施加1.05V电压进行阳极氧化，在镀银薄层基础电极表面镀覆一层氯化银，制成银/氯化银参比电极[5]；
(3)碳糊工作电极的制备 在工作电极引线末端上放置碳糊电极模板，将高纯石墨粉与液体石蜡混合成糊状，压入模板，刮平刮亮，去掉模板，形成碳糊工作电极[6]，这样就制成了农药残留生物传感器的薄层电极。
所述步骤(1)中银镜反应液的配比为：1.5ml硝酸银溶液、1滴氢氧化钠溶液、13滴氨水、9滴葡萄糖溶液，银镜反应要在20℃以上进行，并且光照要充足，但应避免阳光直射，反应进行时要轻轻摇晃模板，有利于银的析出。
所述步骤(1)中每个模板每次滴加0.35ml反应液。
所述步骤(1)中重复银镜反应次数为6次以上，低于6次制备的银/氯化银参比电极的抗极化能力较弱，最优反应次数为9次。
所述步骤(2)中阳极氧化时间最好是3min。
所述步骤(2)中银/氯化银最佳电极面积为70mm2。
所述步骤(3)中碳糊电极为圆形，半径2.5mm、厚度0.3mm。
所述步骤(3)中高纯石墨粉与液体石蜡混合质量比为7∶3。
制备好的农药残留生物传感器薄层电极保存于密闭、避光条件下。
所述薄层电极在以0.05mol/L、pH6.9、PBS为支持电解质配制的1×10-4mol/L对硝基苯酚测定液中进行循环伏安检测，对电极所做的检测结果表明电极间差异小于5％，具有很好的重现性。在薄层电极施加极化电压于-1.45V-+1.0V之间时，参比电极电势变化值小于±15mV，证明发明的薄层电极有很宽的电压适用范围。
本发明与现有技术相比，具有制作过程更加简单，成本更低，重现性好，适用电压范围广等优点。
附图说明
图1是本发明薄层电极示意图；
图2是电极的循环伏安图；
图3是电极扫描抗极化能力曲线。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明具体实施例：
(1)镀银薄层基础电极及引线的制备 如图1所示，在普通载玻片[1]上贴上一层PVC绝缘胶布[2]，再在绝缘胶布上贴上一层预留薄层基础电极及其引线和工作电极引线形状的掩膜，制成模板，用无水乙醇擦洗模板后，用蒸馏水冲洗干净晾干，再放入1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡10分钟，再用蒸馏水冲洗干净，晾干备用，硝酸银溶液、氢氧化钠溶液、氨水、葡萄糖溶液银镜反应液的配比为：1.5ml 2％硝酸银溶液、1滴5％氢氧化钠溶液、13滴2％氨水、9滴10％葡萄糖溶液，每个模板每次滴加0.35ml反应液，在模板上重复进行9次银镜反应，制备镀银薄层基础电极及引线，揭去掩膜，得到镀银薄层基础电极[3]及引线[4]；
(2)银/氯化银参比电极的制备 在步骤(1)制好的镀银薄层基础电极上盖上绝缘保护膜，构造出包含参比电极及工作电极的反应腔，并且使工作电极引线末端要露出一小部分，向包含镀银薄层基础电极及工作电极引线的反应腔中滴加5滴0.1mol/L盐酸溶液，两电极间施加1.05V电压进行阳极氧化3min，在镀银薄层基础电极表面镀覆一层氯化银，制成银/氯化银参比电极[5]；
(3)碳糊工作电极的制备 在工作电极引线末端上放置半径2.5mm的碳糊电极模板，将质量比为7∶3的高纯石墨粉与液体石蜡混合物压入碳糊电极模板，刮平刮亮，去掉模板，形成碳糊工作电极[6]，这样就制成了农药残留生物传感器的薄层电极；
图1是本发明制作的薄层电极示意图；
图2是在表面积70mm2银/氯化银参比电极和半径2.5mm、厚度0.3mm的工作电极上加入对硝基苯酚试剂后，静置2min后得到的循环伏安扫描曲线，从图中可以看到对硝基苯酚在两极电压为-0.35V和-1.0V左右产生还原峰；
图3是对表面积70mm2银/氯化银参比电极和半径2.5mm、厚度0.3mm的工作电极进行扫描后得到的抗极化能力曲线，从图可以得到，扫描电压在-1.35～+1.0之间其电极电势变化在15mV以内。
可以理解，改变薄层基础电极的形状和面积可以得到本发明其他实施例，例如：增加长方形面积可以得到具有表面积90mm2银/氯化银参比电极的薄层电极。
Claims (9)
1.一种农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，由参比电极和工作电极及其引线构成，其特征是制备过程包括以下步骤：
(1)镀银薄层基础电极及其引线的制备在普通载玻片上贴上一层PVC绝缘胶布，再在绝缘胶布上贴上一层预留基础电极和工作电极及其引线形状的掩膜，制成模板，用无水乙醇擦洗模板后，用蒸馏水冲洗干净晾干，再放入1mol/L氢氧化钠溶液中浸泡10分钟，再用蒸馏水冲洗干净，晾干备用，以2％硝酸银溶液、5％氢氧化钠溶液、2％氨水、10％葡萄糖溶液为反应液，在模板上进行重复银镜反应，制备镀银薄层基础电极及引线，揭去掩膜，得到镀银薄层基础电极及引线；
(2)银/氯化银参比电极的制备在步骤(1)制好的镀银薄层基础电极上盖上绝缘保护膜，构造包含基础电极及工作电极引线末端的反应腔，向反应腔中滴加5滴0.1mol/L盐酸溶液，在两电极间施加1.05V电压进行阳极氧化，镀银薄层基础电极表面镀覆一层氯化银，制成银/氯化银参比电极；
(3)碳糊工作电极的制备在工作电极引线末端上放置碳糊电极模板，将高纯石墨粉与液体石蜡混合成糊状，压入模板，刮平刮亮，去掉模板，形成碳糊工作电极，这样就制成了农药残留生物传感器的薄层电极。
2.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(1)中银镜反应液的配比为：1.5ml硝酸银溶液、1滴氢氧化钠溶液、13滴氨水、9滴葡萄糖溶液。
3.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(1)中，在模板上每次滴加0.35ml银镜反应液。
4.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(1)中，银镜反应次数为6次以上。
5.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(2)中，阳极氧化时间为1.5min-4min。
6.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(2)中，银/氯化银电极面积为50-126mm2。
7.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(3)中，碳糊工作电极是一圆形。
8.如权利要求7所述的碳糊工作电极，其特征是圆形半径为2.5mm，厚度0.3mm。
9.如权利要求1所述的农药残留生物传感器薄层电极及其制作工艺，其特征是制备过程(3)中，高纯石墨粉与液体石蜡混合质量比为7∶3。
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