CN109298053A - 一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极测定葡萄糖的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极测定葡萄糖的方法。采用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成的三电极系统，将该三电极系统置于葡萄糖待测液和0.1mol/LNaOH溶液支持电解质中，在初始电位为0V，终止电位为1V，记录浓度范围为0～4mmol/L葡萄糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。本发明目的在于提供一种对葡萄糖具有较高的选择性，较高的灵敏度，且比较容易操作的电化学分析法。

Description

一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极测定葡萄糖的方法

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域，具体涉及一种基于PDMS的柔性银纳米线/纳米金复合电极(AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极)在葡萄糖测定中的应用。

背景技术

葡萄糖是人体的能量来源，同时葡萄糖的含量影响着我们的身体健康，人体含糖量过高，超过血液的应有含量就会出现尿糖现象，严重者胰岛腺分泌胰岛素过少，体内的糖分不能被分解掉就会引起糖尿病。目前，用于葡萄糖检测的色谱分析和光谱分析，虽灵敏度高，特异性好，但仪器庞大，需专业人员操作，不适用于在线检测；电化学检测方法因其具有设备小型化，操作简单，检测速度快等特点，正在成为人们的研究热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对葡萄糖具有较高的选择性，较高的灵敏度，且比较容易操作的电化学分析法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：采用银纳米线/纳米金复合材料电极(AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极)为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成的三电极系统，将该三电极系统置于葡萄糖待测液和0.1mol/L NaOH溶液支持电解质中，在初始电位为0V，终止电位为1V，记录浓度范围为0～4mmol/L葡萄糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。

所述的银纳米线/纳米金复合电极(AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极)包括：PDMS为基底，银纳米线为导电层，纳米金颗粒为电化学沉积层，所述纳米金颗粒沉积在银纳米线上。

本发明利用PDMS良好的柔韧性并结合银纳米线良好的导电性，制得一种对葡萄糖具有高灵敏度的电极，且该电化学分析方法操作简单、检测时间短、准确度和灵敏度高，可广泛应用于实际样品测定。

附图说明

图1为基于PDMS的银纳米线/纳米金复合电极表面形貌图。

图2为葡萄糖溶液与空白溶液循环伏安曲线对比图。

图3为不同浓度葡萄糖溶液的循环伏安曲线。

图4为不同电极对葡萄糖的响应结果。

图5为电流-时间法测葡萄糖响应范围曲线。

图6为不同浓度葡萄糖的标准曲线。

具体实施方式

以下结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的说明。

本发明一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极测定葡萄糖的方法，其特征在于，采用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成的三电极系统，将该三电极系统置于葡萄糖待测液和0.1mol/L NaOH溶液支持电解质中，在初始电位为0V，终止电位为1V，记录浓度范围为0～4mmol/L葡萄糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。

ITO玻璃在组装之前需要进行清洗。清洗过程是将ITO玻璃分别用去离子水、丙酮和乙醇超声清洗20～40分钟。清洗后放入臭氧清洗机里进行表面羟基化。然后再将ITO玻璃在PDDA(聚二烯丙基二甲基氯化铵)和PSS(聚苯乙烯磺酸钠)溶液中进行层层自组装。

葡萄糖峰电位的确定：利用循环伏安法，在0～1V的电位范围内进行扫描，记录葡萄糖的峰电位为0.65V。

葡萄糖定量分析：以AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，对电极为铂丝电极，组成三电极系统；将该三电极系统置于葡萄糖待测液和支持电解质中，记录浓度范围为0～4mmol/L葡萄糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。

如无特殊说明，本发明所采用的实验方法均为常规方法，所用实验器材、材料、试剂等均可从化学公司购买。

以下通过具体的实验对本发明的技术方案及取得的技术效果做进一步的说明。

实施例1

AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极的制备

(1)采用光刻技术制作PDMS基片

在洁净的硅片表面旋涂光刻胶，遮蔽含有电极图形的掩膜版，最后进行曝光及显影，得到硅片模板。将硅片模板置于一次性培养皿中，浇注质量比为10:1的PDMS混合溶液；再放入真空干燥器中负压抽净PDMS混合溶液中的气泡，用时2h；取出后放入80℃的恒温烘箱中加热固化1h，并切分成12个电极基片；将做好的电极基片用胶带(购自美国3M公司)处理清除表面附着的灰尘，然后放入紫外臭氧清洗机中清洗2min，得到带有固定形状凹槽的PDMS基片。

(2)PDMS基片表面亲水层修饰

具体步骤如下：①配制质量百分数为4％PVA与7％PVP的混合水溶液；②将制备好的PDMS基片浸泡于PVA和PVP混合溶液中20min，再放入60℃的真空烘箱中干燥2h；③重复步骤②一次；④将PDMS基片放入100℃的真空烘箱中热固定20min；⑤重复步骤②、④一次，得到表面亲水层修饰的PDMS基片。

(3)电极制备

将无水乙醇与水按9:1的体积比混合作为溶剂，配制浓度为5mg/mL的银纳米线溶液，将银纳米线溶液均匀地铺展在PDMS基片表面的凹槽内，于室温下放置干燥一天以上，即制备出AgNWs/PDMS可塑电极，然后，以AgNWs/PDMS为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极，浸入1mg/ml KAuCl4和0.5mol/L H2SO4的混合电解液中，于-0.2V电位条件下，利用电化学工作站在其表面进行纳米金颗粒的沉积得到AuNPs/AgNWs/PDMS，室温下放置干燥一天。

实施例2

基于PDMS的银纳米线/纳米金复合电极表面形貌图

银纳米线/纳米金复合电极性能的好坏取决于银纳米线在柔性基底表面分布和搭接的均匀程度和金纳米颗粒大小和分布的均匀程度。如图1所示，银纳米线在柔性电极表面分布均匀，搭接紧密；金纳米颗粒大小和分布均匀。说明该新型电极性能良好。

实施例3

葡萄糖溶液与空白溶液循环伏安曲线对比

首先，将三电极体系置于0.1mol/L NaOH的缓冲溶液中，利用循环伏安法，在0～1V的电位范围内进行扫描，记录空白溶液的循环伏安曲线；然后，将三电极体系置于含有0.1mol/L NaOH溶液作为支持电解质的3mmol/L的葡萄糖待测液中利用循环伏安法，在0～1V的电位范围内进行扫描，记录葡萄糖的循环伏安曲线。如附图2所示。

实施例4

AuNPs/AgNWs/PDMS电极对不同浓度葡萄糖的循环伏安响应

依次将三电极体系置于含有0.1mol/LNaOH溶液作为支持电解质的1mmol/L、2mmol/L、3mmol/L、4mmol/L葡萄糖待测液中，利用循环伏安法，在0～1V的电位范围内进行扫描，记录不同浓度葡萄糖的循环伏安曲线。该扫描可以观察到葡萄糖的氧化还原峰，但因葡萄糖在金属表面氧化的电催化行为不足以产生足够的法拉第电流，从而导致循环伏安图没有明显的峰。如附图3所示。

实施例5

不同电极对葡萄糖的响应

首先，将三电极体系置于含有0.1mol/L NaOH溶液作为支持电解质的葡萄糖待测液中,利用循环伏安法，在0～1V的电位范围内进行扫描,记录葡萄糖的循环伏安曲线。然后，改变工作电极，以AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，利用循环伏安法，在0～1V的电位范围内进行扫描，记录循环伏安曲线。如附图4所示。

实施例6

电流-时间法测葡萄糖响应范围

将三电极体系置于含有0.1mol/L NaOH溶液中,在连续磁力搅拌下进行安培实验。采用电流-时间法，设置初始电位为0.65V，运行时间为970s。在运行340s后，每隔30s向溶液中加入10μL葡萄糖溶液总共14次其中12.5mmol/L葡萄糖溶液3次，50mmol/L葡萄糖溶液4次，200mmol/L葡萄糖溶液4次，500mmol/L葡萄糖溶液3次。记录电流-时间曲线。如附图5所示。每次加入葡萄糖后，响应电流均会迅速发生变化。稳态电流与葡萄糖浓度在10～2100μM时呈良好的线性关系。利用origin软件，做出标准曲线，该曲线方程为y＝1.25799×10-2+4.71858×10-4x，相关系数为0.99787。如附图6所示。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种应用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极测定葡萄糖的方法，其特征在于，采用AuNPs/AgNWs/PDMS可塑电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极组成的三电极系统，将该三电极系统置于葡萄糖待测液和0.1mol/L NaOH溶液支持电解质中，在初始电位为0V，终止电位为1V，记录浓度范围为0～4mmol/L葡萄糖的循环伏安曲线，并利用标准曲线法进行样品的定量分析。

2.如权利要求1所述的一种应用银纳米线/纳米金复合电极测定抗坏血酸的方法，其特征在于，所述的银纳米线/纳米金复合电极包括：PDMS为基底，银纳米线为导电层，纳米金颗粒为电化学沉积层，所述纳米金颗粒沉积在银纳米线上。