CN104076077B - 一种氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极及其制备方法和应用 - Google Patents
一种氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种葡萄糖氧化酶修饰氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，包括葡萄糖氧化酶、氮掺杂二氧化钛纳米管阵列和钛基片；所述葡萄糖氧化酶固定化于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列的管口表面；氮掺杂二氧化钛纳米管阵列垂直排列在钛基片上面，氮掺杂二氧化钛纳米管管底与钛基片表面连接并形成一整体结构。还提供了该酶电极的制备方法及其在葡萄糖电化学生物传感器和葡萄糖生物酶燃料电池中的应用。该酶电极以具有良好生物相容性、良好亲水性、较好导电性的氮掺杂二氧化钛作为电极基底材料，将葡萄糖氧化酶与牛血清白蛋白-戊二醛交联剂通过交联反应固定化于基底上制备而成，制备工艺简单，易于放大实现规模化生产，具有广阔的实际应用价值和前景。
Description
技术领域
本发明属于电化学材料领域，涉及一种葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，还涉及该电极的制备方法和电化学生物传感器与生物酶燃料电池应用。
背景技术
二氧化钛材料具有良好的生物相容性、卓越的亲水性，且其价格低廉，在光学、催化以及生物传感等领域具有重要的应用。目前，各种各样的纳米结构的二氧化钛被用于酶电极的制备领域。虽然二氧化钛是一种具有良好发展前景的酶电极基底材料，但作为一种半导体材料，其导电性能较差，因此也限制了其在生物电催化领域的应用。所以，探索一种既能提升二氧化钛材料的导电性，又不影响其生物相容性和亲水性的有效手段是非常有意义的。
过渡金属氮化物因其具有优越的导电性，而备受广大科研工作的关注。其中，氮化钛具有良好的热力学稳定性、良好的生物相容性以及优越的导电性，在电化学领域得到了广泛的应用。
二氧化钛和氮化钛均可作为酶固定化载体材料，然而，二氧化钛材料其导电性能差，氮化钛亲水性较差，而二氧化钛和氮化钛的中间状态——氮掺杂二氧化钛纳米材料同时具备这两种材料的优点，既具有良好的生物相容性，良好的亲水性，又具有较好的导电性，可以作为一种理想的酶固定化的载体材料。因此，基于氮掺杂二氧化钛纳米材料制备的酶电极将具有良好的生物电催化活性。
传统交联法酶固定化工艺通常直接将牛血清白蛋白、戊二醛与葡萄糖氧化酶混合在一起得到交联反应混合液，然后再将交联反应混合液涂抹于载体材料表面实现酶的固定化，这样往往导致酶在固定化时包埋酶的活性位，从而降低了所制备酶电极的酶活性。
发明内容
发明目的：为了克服上述现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极。本发明的第二目的在于提供上述电极的制备方法。本发明的第三目的在于提供上述电极在生物传感器以及生物酶燃料电池中应用。
技术方案：本发明提供的一种葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，包括葡萄糖氧化酶(1)、氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)和钛基片(3)；所述葡萄糖氧化酶(1)固定化于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)的管口表面；所述氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)垂直排列在钛基片(3)上面，氮掺杂二氧化钛纳米管管底与钛基片(3)表面连接并形成一整体结构。
优选地，所述氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)的管内直径为60-100nm，管壁厚度为20-40nm；所述钛基片(3)的厚度为50-200μm。
本发明还提供了上述葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用恒电压阳极氧化法合成二氧化钛纳米管阵列：在二电极电化学反应体系中，以钛片作为阳极、铂片作为阴极，以乙二醇、水、氟化铵的混合液为反应电解液，进行阳极氧化反应，制得无定形态的有序结构二氧化钛纳米管阵列；
(2)高温煅烧处理：将无定形态的有序结构二氧化钛纳米管阵列置于马弗炉中进行高温煅烧处理，制得晶体相的二氧化钛纳米管阵列；
(3)高温氮掺杂处理：将晶体相的二氧化钛纳米管阵列置于管式气氛炉中，在氨气气氛下进行高温氮掺杂处理，制得氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；
(4)改进交联法酶固定化工艺制备葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极：以牛血清白蛋白-戊二醛为交联剂，采用改进交联法酶固定化工艺将葡萄糖氧化酶固定化于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列管口表面，制得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极；具体步骤如下：
(4.1)将20-30mg牛血清白蛋白与0.05-0.15mL质量百分数25％的戊二醛水溶液一起溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得交联剂混合溶液；将20-30mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得酶溶液；将氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，使氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料形成一个湿润的亲水性表面；
(4.2)取交联剂混合溶液涂抹于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列表面，然后在空气气氛中静置5-15min进行表面吸附，制得吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；
(4.3)取酶溶液涂抹于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列表面，于4℃下静置8-24h通过交联反应固定化葡萄糖氧化酶；再浸泡于磷酸盐缓冲溶液中以去除未固定化的葡萄糖氧化酶，最后在室温下干燥，即得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极。
步骤(1)中，所述恒电压阳极氧化法条件为：氧化电压为60V，氧化时间为1-3h，反应温度为23-27℃；反应电解液为含有水和氟化铵的乙二醇有机溶液，水的质量分数为0.9-2.7％，氟化铵的质量分数为0.2-0.3％。
步骤(2)中，高温煅烧处理温度为400-500℃，时间为2-3h。
步骤(3)中，氨气浓度为99.6％，氨气流量为30-50mL/min；高温氮掺杂处理条件为：从室温到300℃升温，升温速率为4-6℃/min；从300到550℃升温，升温速率为1-3℃/min；550℃恒温反应2-3h。
步骤(4)中，磷酸盐缓冲溶液的浓度均为0.2M，pH值均为6.8。
本发明还提供了上述葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖生物传感器中的应用。
本发明还提供了上述葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖检测中的应用。
本发明还提供了上述葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖生物酶燃料电池中的应用。
本发明还提供了上述葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖生物酶电池产电中的应用。
有益效果：本发明提供的酶电极以具有良好生物相容性、良好亲水性、较好导电性的氮掺杂二氧化钛作为电极基底材料，将葡萄糖氧化酶与牛血清白蛋白-戊二醛交联剂通过交联反应固定化于基底上制备而成，制备工艺简单，易于放大实现规模化生产，具有广阔的实际应用价值和前景。
本发明提供的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极采用改进交联法酶固定化工艺制得，改进交联法酶固定化工艺先将牛血清白蛋白-戊二醛交联剂首先吸附在载体材料表面，然后交联剂与葡萄糖氧化酶进行交联反应实现固定化，从而能够很大程度提高酶电极的酶催化活性。
本发明提供的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用范围广，可应用于葡萄糖生物传感器、葡萄糖生物酶燃料电池、葡萄糖检测和酶电池产电等领域。
附图说明
图1为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的结构示意图(其中，1为葡萄糖氧化酶，2为氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，3为钛基片)。
图2为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备工艺流程图(其中，a为钛片，b为二氧化钛纳米管阵列，c为氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，d为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极；A为恒电压阳极氧化工艺，B为高温氮掺杂处理工艺，C为改进交联法酶固定化工艺)。
图3为氮掺杂二氧化钛纳米管阵列正面的扫描电子显微镜图。
图4为氮掺杂二氧化钛纳米管阵列侧面的扫描电子显微镜图。
图5为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用于葡萄糖生物传感器的循环伏安曲线。
图6为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用于葡萄糖生物传感器的标准曲线。
图7为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用于葡萄糖生物酶燃料电池的装置图。
图8为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用于葡萄糖生物酶燃料电池的极化曲线和能量密度曲线。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解。
实施例1
葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备工艺，见图2，包括步骤如下：
(1)恒电压阳极氧化法合成二氧化钛纳米管阵列：在二电极电化学反应体系中，以钛片作为阳极、铂片作为阴极，以乙二醇、水、氟化铵的混合液为反应电解液，进行阳极氧化反应制得二氧化钛纳米管阵列；所述恒电压阳极氧化法条件为：氧化电压为60V，氧化时间为3h，反应温度为25℃，反应电解液为含有水和氟化铵的乙二醇有机溶液，水的质量分数为0.9％，氟化铵的质量分数为0.25％。
(2)高温煅烧处理：将二氧化钛纳米管阵列置于马弗炉中450℃高温煅烧3h，制得晶体相的二氧化钛纳米管阵列。
(3)高温氮掺杂处理：将晶体相的二氧化钛纳米管阵列置于在管式气氛炉中，在浓度为99.6％、流量为50mL/min的氨气气氛下进行高温氮掺杂处理，得到有序结构的氮化钛纳米管阵列；高温氮掺杂处理条件为：从室温到300℃升温，升温速率为5℃/min；从300到550℃升温，升温速率为2℃/min；550℃恒温反应3h。制得有序结构的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列的正面扫描电子显微镜图见图3，侧面扫描电子显微镜图见图4。结果显示，氮掺杂二氧化钛纳米管阵列2的管内直径为60-100nm，管壁厚度为20-40nm；钛基片3的厚度为50-200μm。
(4)改进交联法酶固定化工艺制备葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极：将25mg牛血清白蛋白与0.1mL质量百分数为25％戊二醛水溶液一起溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得交联剂混合溶液；将25mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得酶溶液；将氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，使氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料形成一个湿润的亲水性表面；取牛血清白蛋白-戊二醛交联剂混合溶液涂抹于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，然后在空气气氛中放置10min进行表面吸附，制得吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；取葡萄糖氧化酶溶液涂抹于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，然后将其在4℃下放置12h进行固定化葡萄糖氧化酶，再浸泡于磷酸盐缓冲溶液中以去除未固定化的葡萄糖氧化酶，最后在室温下干燥，制得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极。其中，磷酸盐缓冲溶液的浓度均为0.2M，pH值均为6.8。
制得的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，见图1，包括葡萄糖氧化酶(1)、氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)和钛基片(3)三部分构成，葡萄糖氧化酶(1)固定化于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)的管口表面，氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)垂直排列在钛基片(3)上面，氮掺杂二氧化钛纳米管管底与钛基片表面直接相互连接并且形成一整体结构。
实施例2
葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备工艺，见图2，包括步骤如下：
(1)恒电压阳极氧化法合成二氧化钛纳米管阵列：在二电极电化学反应体系中，以钛片作为阳极、铂片作为阴极，以乙二醇、水、氟化铵的混合液为反应电解液，进行阳极氧化反应制得二氧化钛纳米管阵列；所述恒电压阳极氧化法条件为：氧化电压为60V，氧化时间为2h，反应温度为23℃，反应电解液为含有水和氟化铵的乙二醇有机溶液，水的质量分数为1.8％，氟化铵的质量分数为0.2％。
(2)高温煅烧处理：将二氧化钛纳米管阵列置于马弗炉中400℃高温煅烧2.5h，制得晶体相的二氧化钛纳米管阵列。
(3)高温氮掺杂处理：将晶体相的二氧化钛纳米管阵列置于在管式气氛炉中，在浓度为99.6％、流量为40mL/min的氨气气氛下进行高温氮掺杂处理，得到有序结构的氮化钛纳米管阵列；高温氮掺杂处理条件为：从室温到300℃升温，升温速率为4℃/min；从300到550℃升温，升温速率为1℃/min；550℃恒温反应2h，制得有序结构的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列。
(4)改进交联法酶固定化工艺制备葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极：将20mg牛血清白蛋白与0.15mL质量百分数为25％戊二醛水溶液一起溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得交联剂混合溶液；将30mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得酶溶液；将氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，使氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料形成一个湿润的亲水性表面；取牛血清白蛋白-戊二醛交联剂混合溶液涂抹于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，然后在空气气氛中放置5min进行表面吸附，制得吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；取葡萄糖氧化酶溶液涂抹于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，然后将其在4℃下放置8h进行固定化葡萄糖氧化酶，再浸泡于磷酸盐缓冲溶液中以去除未固定化的葡萄糖氧化酶，最后在室温下干燥，制得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极。其中，磷酸盐缓冲溶液的浓度均为0.2M，pH值均为6.8。
实施例3
葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备工艺，见图2，包括步骤如下：
(1)恒电压阳极氧化法合成二氧化钛纳米管阵列：在二电极电化学反应体系中，以钛片作为阳极、铂片作为阴极，以乙二醇、水、氟化铵的混合液为反应电解液，进行阳极氧化反应制得二氧化钛纳米管阵列；所述恒电压阳极氧化法条件为：氧化电压为60V，氧化时间为1h，反应温度为27℃，反应电解液为含有水和氟化铵的乙二醇有机溶液，水的质量分数为2.7％，氟化铵的质量分数为0.30％。
(2)高温煅烧处理：将二氧化钛纳米管阵列置于马弗炉中500℃高温煅烧2h，制得晶体相的二氧化钛纳米管阵列。
(3)高温氮掺杂处理：将晶体相的二氧化钛纳米管阵列置于在管式气氛炉中，在浓度为99.6％、流量为30mL/min的氨气气氛下进行高温氮掺杂处理，得到有序结构的氮化钛纳米管阵列；高温氮掺杂处理条件为：从室温到300℃升温，升温速率为6℃/min；从300到550℃升温，升温速率为3℃/min；550℃恒温反应2.5h，制得有序结构的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列。
(4)改进交联法酶固定化工艺制备葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极：将30mg牛血清白蛋白与0.05mL质量百分数为25％戊二醛水溶液一起溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得交联剂混合溶液；将20mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得酶溶液；将氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，使氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料形成一个湿润的亲水性表面；取牛血清白蛋白-戊二醛交联剂混合溶液涂抹于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，然后在空气气氛中放置15min进行表面吸附，制得吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；取葡萄糖氧化酶溶液涂抹于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列，然后将其在4℃下放置24h进行固定化葡萄糖氧化酶，再浸泡于磷酸盐缓冲溶液中以去除未固定化的葡萄糖氧化酶，最后在室温下干燥，制得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极。其中，磷酸盐缓冲溶液的浓度均为0.2M，pH值均为6.8。
实施例4
将实施例1制得的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用于葡萄糖电化学生物传感器，并进行葡萄糖检测应用，测试方法如下：
在三电极体系中，以pH＝6.8、浓度为0.2M的磷酸盐缓冲液为工作电解液，葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极为工作电极，铂片为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，采用电化学工作站(CHI760D)进行循环伏安测试，根据循环伏安测试数据计算检测灵敏度和检测浓度线性范围。
葡萄糖电化学生物传感器的循环伏安曲线见图5。葡萄糖电化学生物传感器的标准曲线见图6。结果显示，该葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用葡萄糖电化学生物传感器，检测灵敏度为1662.57μAmM-1cm-2，检测浓度线性范围为0.1～0.5mM，线性相关系数为R2＝0.9858。
实施例5
将实施例1制得的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极应用于葡萄糖生物酶燃料电池，并进行了酶电池产电应用。
葡萄糖生物酶燃料电池的装置，见图7，所述的葡萄糖生物酶燃料电池采用双极室电池结构、阳极为葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，阳极电解液为含有1.0mM葡萄糖、pH＝6.8、氮气饱和的0.2M磷酸盐缓冲液；阴极室与阳极室之间的分隔膜采用Nafion质子交换膜；阴极为Pt/C电极片，阴极电解液为pH＝6.8、氧气饱和的0.2M磷酸盐缓冲液。通过改变葡萄糖生物酶燃料电池的外接电阻测定得到了极化曲线和能量密度曲线，葡萄糖生物酶燃料电池的极化曲线和能量密度曲线见图8。结果显示：葡萄糖生物酶燃料电池的开路电压为0.282V，短路电流为0.372mAcm-2，最大能量密度为23.92μWcm-2。
Claims (10)
1.一种葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，其特征在于：
包括葡萄糖氧化酶(1)、氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)和钛基片(3)；所述葡萄糖氧化酶(1)固定化于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)的管口表面；所述氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)垂直排列在钛基片(3)上面，氮掺杂二氧化钛纳米管管底与钛基片(3)表面连接并形成一整体结构。
2.根据权利要求1所述的一种葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，其特征在于：所述氮掺杂二氧化钛纳米管阵列(2)的管内直径为60-100nm，管壁厚度为20-40nm；所述钛基片(3)的厚度为50-200μm。
3.权利要求1至2任一项所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)采用恒电压阳极氧化法合成二氧化钛纳米管阵列：在二电极电化学反应体系中，以钛片作为阳极、铂片作为阴极，以乙二醇、水、氟化铵的混合液为反应电解液，进行阳极氧化反应，制得无定形态的有序结构二氧化钛纳米管阵列；
(2)高温煅烧处理：将无定形态的有序结构二氧化钛纳米管阵列置于马弗炉中进行高温煅烧处理，制得晶体相的二氧化钛纳米管阵列；
(3)高温氮掺杂处理：将晶体相的二氧化钛纳米管阵列置于管式气氛炉中，在氨气气氛下进行高温氮掺杂处理，制得氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；
(4)改进交联法酶固定化工艺制备葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极：以牛血清白蛋白-戊二醛为交联剂，采用改进交联法酶固定化工艺将葡萄糖氧化酶固定化于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列管口表面，即得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极，具体步骤如下：
(4.1)将20-30mg牛血清白蛋白与0.05-0.15mL质量百分数25％的戊二醛水溶液一起溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得交联剂混合溶液；将20-30mg葡萄糖氧化酶溶解于1mL磷酸盐缓冲溶液中，制得酶溶液；将氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料浸泡在磷酸盐缓冲溶液中，使氮掺杂二氧化钛纳米管阵列材料形成一个湿润的亲水性表面；
(4.2)取交联剂混合溶液涂抹于氮掺杂二氧化钛纳米管阵列表面，然后在空气气氛中静置5-15min进行表面吸附，制得吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列；
(4.3)取酶溶液涂抹于吸附了牛血清白蛋白-戊二醛交联剂的氮掺杂二氧化钛纳米管阵列表面，于4℃下静置8-24h通过交联反应固定化葡萄糖氧化酶；再浸泡于磷酸盐缓冲溶液中以去除未固定化的葡萄糖氧化酶，最后在室温下干燥，制得葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极。
4.根据权利要求3所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述恒电压阳极氧化法条件为：氧化电压为60V，氧化时间为1-3h，反应温度为23-27℃；反应电解液为含有水和氟化铵的乙二醇有机溶液，水的质量分数为0.9-2.7％，氟化铵的质量分数为0.2-0.3％。
5.根据权利要求3所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，高温煅烧处理温度为400-500℃，时间为2-3h。
6.根据权利要求3所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，氨气浓度为99.6％，氨气流量为30-50mL/min；
高温氮掺杂处理条件为：从室温到300℃升温，升温速率为4-6℃/min；从300到550℃升温，升温速率为1-3℃/min；550℃恒温反应2-3h；步骤(4)中，磷酸盐缓冲溶液的浓度均为0.2M，pH值均为6.8。
7.权利要求1至2任一项所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖生物传感器中的应用。
8.权利要求1至2任一项所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖检测中的应用。
9.权利要求1至2任一项所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖生物酶燃料电池中的应用。
10.权利要求1至2任一项所述的葡萄糖氧化酶-氮掺杂二氧化钛纳米管阵列酶电极在葡萄糖生物酶电池产电中的应用。
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