CN113340962A - 一种铜铝薄膜电极及其制备方法和应用 - Google Patents

一种铜铝薄膜电极及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种铜铝薄膜电极，所述铜铝薄膜电极由CuAl2金属间化合物构成；所述铜铝薄膜电极表面负载有CuAl2金属间化合物构成的纳米棒；所述纳米棒表面负载有纳米级泡沫铜。将本发明提供的铜铝薄膜电极作为葡萄糖传感器的工作电极得到的无酶葡萄糖传感器灵敏度高，线性度高，检测极限低，响应时间短，可以实现血糖的长期连续测量。

Description

一种铜铝薄膜电极及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种工作电极领域，具体涉及葡萄糖传感器的工作电极领域。
背景技术
目前临床和家用的血糖仪多是采用基于葡萄糖氧化酶的电化学葡萄糖传感器，而此类葡萄糖传感器的稳定性较差。主要原因是由于葡萄糖生物传感器需采用一种对环境变化比较敏感的葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶促进葡萄糖与氧气发生氧化还原反应，产生葡萄糖酸和过氧化氢（H2O2），通过检测H2O2含量，从而获得血液中的葡萄糖浓度。但是，葡萄糖氧化酶的温度稳定性较差，葡萄糖氧化酶的作用温度一般为30～60℃，在其他温度下易失去活性。并且，葡萄糖氧化酶对工作环境的酸碱性要求较高，葡萄糖氧化酶稳定的pH范围为3～5，在其他酸碱条件下葡萄糖氧化酶易失去活性。因此，亟需开发一种更可靠的无需采用葡萄糖氧化酶的新型葡萄糖传感器，而提高该类无酶葡萄糖传感器的关键是工作电极材料和结构。
公开号为CN102636536B的专利公开了一种利用电流置换获得Pt-Cu中空纳米颗粒无酶葡萄糖传感器的方法。但是上述方法在制备Pt-Cu纳米颗粒的过程中需提前通过电流置换制备出Pt-Cu纳米颗粒，并将其溶于壳聚糖溶液后滴涂在金（Au）电极上使用。在电流置换制备Pt-Cu纳米颗粒的过程中，Pt-Cu纳米颗粒的化学组成比例难以准确控制，而且需要Au电极作为基底参与反应。因此，上述无酶葡萄糖传感器的制备方法成本高、不可控性强、操作复杂、颗粒均匀性差、且不适用于大规模生产。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高灵敏度的、高稳定性的铜铝薄膜电极。
本发明的第二个目的在于提供一种简单的铜铝薄膜电极的制备方法。
本发明的第三个目的在于提供一种无酶葡萄糖传感器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种铜铝薄膜电极，所述铜铝薄膜电极由CuAl2金属间化合物构成；所述铜铝薄膜电极表面负载有CuAl2金属间化合物构成的纳米棒；所述纳米棒表面负载有由纳米级泡沫铜。
优选的，所述CuAl2金属间化合物的晶面取向为（112）。
一种所述的铜铝薄膜电极的制备方法，包括如下步骤：采用射频电源向基底磁控溅射Cu靶材的同时采用直流电源向基底磁控溅射Al靶材得到CuAl2金属间化合物，然后在碱性环境下对该CuAl2金属间化合物进行腐蚀。
优选的，所述腐蚀包括电化学腐蚀。
优选的，所述Cu靶材中Cu含量大于99.99%。
优选的，所述Al靶材中Al含量大于99.99%。
优选的，所述碱性环境中，氢氧根离子的浓度为0.01-1mol/L。
优选的，所述射频电源的溅射功率为180W。
优选的，所述直流电源的溅射功率为80W。
优选的，所述电化学腐蚀时间为1-10min。
优选的，所述电化学腐蚀采用的腐蚀电压为恒定电压。
优选的，所述腐蚀电压为0.1-1.5V。
优选的，所述磁控溅射的时间为40min。
优选的，所述磁控溅射的偏压为0-200V。
优选的，所述磁控溅射的气压为0.1Pa。
优选的，所述磁控溅射的温度为20-200℃。
优选的，所述磁控溅射的真空度小于5.4×10-4Pa。
优选的，所述磁控溅射采用的氩气流量为1-100sccm。
优选的，所述基底的旋转速度为1-30r/min。
优选的，所述基底包括硅片。
一种所述的铜铝薄膜电极的应用，应用于作为无酶葡萄糖传感器的工作电极。
相对于现有技术，本发明有益效果如下：
1、本发明提供的铜铝薄膜电极应用于无酶葡萄糖传感器可提高无酶葡萄糖传感器灵敏度和线性度，降低无酶葡萄糖传感器检测极限，缩短无酶葡萄糖传感器响应时间。
2、本发明提供的铜铝薄膜电极应用于无酶葡萄糖传感器可实现无酶葡萄糖传感器对血糖的长期连续测量。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1示出了实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物的XRD图谱与单质铜和单质铝的XRD图谱的对比图；
图2示出了实施例1的无腐蚀的CuAl2金属间化合物与实施例2和实施例3制备得到的铜铝薄膜电极的XRD表征图谱；
图3示出了实施例1、实施例3、实施例4制备得到的CuAl2薄膜电极的表面形貌；其中图3（a）为实施例1制备得到的CuAl2薄膜电极的表面形貌；图3（b）为实施例3制备得到的CuAl2薄膜电极的表面形貌；图3（c）为实施例4制备得到的CuAl2薄膜电极的表面形貌；
图4示出了采用Ag/AgCl作为参比电极，Pt片作为对电极，实施例2、实施例3、实施例4制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备得到的葡萄糖传感器的电流密度随时间变化的J-t曲线；其中，图4（a）为实施例2、制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备得到的葡萄糖传感器的电流密度随时间变化的J-t曲线；图4（b）实施例3制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备得到的葡萄糖传感器的电流密度随时间变化的J-t曲线；图4（c）实施例4制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备得到的葡萄糖传感器的电流密度随时间变化的J-t曲线；
图5示出了Ag/AgCl作为参比电极，Pt片作为对电极，实施例3制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备成的葡萄糖传感器在添加不同浓度葡萄糖溶液后测得的检测极限；
图6示出了利用计时电流法在0.5V电压下0.1mol/LNaOH溶液中不同电化学腐蚀时间下的CuAl2微纳合金电极和葡萄糖反应后的J-t曲线；
图7示出了铜铝薄膜电极的制备过程；
图8示出了采用银靶、钛靶、钼靶和钨靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物的XRD图谱；其中，图8（a）为银靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物的XRD图谱；图8（b）为钛靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物的XRD图谱；图8（c）为钼靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物的XRD图谱；图8（d）为钨靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物的XRD图谱；
图9示出了将采用银靶、钛靶、钼靶和钨靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物制备得到的葡萄糖传感器的电化学响应的测试图谱；其中，图9（a）为将采用银靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物制备得到的葡萄糖传感器的电化学响应的测试图谱；图9（b）为将采用钛靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物制备得到的葡萄糖传感器的电化学响应的测试图谱；图9（c）为将采用钼靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物制备得到的葡萄糖传感器的电化学响应的测试图谱；图9（d）为将采用钨靶替代了铜靶进行磁控溅射后得到的产物制备得到的葡萄糖传感器的电化学响应的测试图谱。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供的葡萄糖传感器设有工作电极、对电极和参比电极；所述对电极，与工作电极形成回路；所述参比电极，在测量过程中提供一个稳定的电极电位，用于确定工作电极的电极电位。使用时，将待测样品（如血液、组织液、尿液、唾液等）滴于所述工作电极、对电极和参比电极上，形成回路。然后在工作电极与对电极之间施加电压，在电场作用下，待测样品中的葡萄糖与氧气发生氧化还原反应，产生葡萄糖酸和过氧化氢（H2O2），通过检测H2O2在电极上的催化还原电流，从而得到待测样品中的葡萄糖浓度。
具体的，本发明提供的葡萄糖传感器中，所述工作电极所采用的铜铝薄膜电极为一层CuAl2金属间化合物。所述CuAl2金属间共价化合物中，铜的电负性为1.90，铝的电负性为1.61，这使得Cu和Al之间具有0.3的电负差值，因此，Cu原子和Al原子之间可形成结合力较强的极性共价键。由于该极性共价键的键长短于单键，因此，该极性共价键的存在有利于提高所述CuAl2金属间化合物电子转移速率，将该CuAl2金属间化合物作为工作电极，可大大提升葡萄糖传感器灵敏度。
作为优选的，所述CuAl2金属间化合物经腐蚀后，表面负载有CuAl2金属间化合物构成纳米棒，所述纳米棒表面负载有均匀的极薄的纳米级泡沫铜。所述纳米棒可以提高所述铜铝薄膜的比表面积，而泡沫铜则可进一步提供所述工作电极的催化活性位点，从而提高所述工作电极的催化活性。
作为优选的，所述CuAl2金属间化合物具有（112）晶面取向。CuAl2金属间化合物构成的纳米棒表面存在金属缺陷位点，该金属缺陷位点可作为“陷阱”捕获单核金属前驱体，再利用金属单原子与缺陷位点的电荷转移效应（charge-transfer effect）来稳定形成的铜单原子，从而实现单原子催化的合成。通过调控金属缺陷位点的数量可改变其电学性能，从而使金属缺陷位点能够与铜单原子实现协同催化。而CuAl2金属间化合物的（112）晶面上金属缺陷位点的数量最多，从而使具有该晶面取向的CuAl2金属间化合物的电化学性能最佳。
作为优选的，所述铜铝薄膜电极的制备方法可采用磁控溅射进行制备。具体的，采用直流电源向基底磁控溅射Cu靶材的同时，采用射频电源向基底磁控溅射Al靶材，即可得到CuAl2金属间化合物，然后，在碱性环境下对CuAl2金属间化合物进行腐蚀即可得到所述的铜铝薄膜电极。该制备方法简单，且制备得到的铜铝薄膜电极中，铜铝薄膜的结晶度高、成分可控并具有均匀的纳米结构。具体的，所述Cu靶材中Cu含量大于99.99%；所述Al靶材中Al含量大于99.99%。靶材的纯度越高，溅射得到的膜的质量越好。具体的，所述射频电源的溅射功率优选为180W，当然，所述射频电源的溅射功率于170W至190W之间时也可实现本发明；具体的，所述直流电源的溅射功率优选为80W，当然，所述直流电源的溅射功率位于70W-90W之间时也可实现本发明。所述射频电源的溅射功率和所述直流电源的溅射功率过小，则不足以提供足够的剩余能量使有活性的铜原子团和铝原子团发生反应而形成CuAl2金属间化合物。具体的，所述磁控溅射的时间为30-50min；所述磁控溅射的偏压为0-200V；该偏压是为了给氩离子提供一定的能量，使其轰击铜铝薄膜电极表面，使铜铝薄膜电极更致密。所述磁控溅射的气压为0.1Pa；所述磁控溅射的温度为20-200℃；在该温度范围内，铜原子和铝原子更容易发生反应，生成金属间化合物。所述磁控溅射的真空度小于5.4×10-4Pa；空气的残留会影响薄膜的成分。所述磁控溅射采用的氩气流量为1-100sccm；具体的，在进行磁控溅射时，所述基体的旋转速度为1-30r/min。优选的，所述层底可以是硅片。具体的，所述腐蚀为电化学腐蚀。所述电化学腐蚀采用的腐蚀电压为恒定电压；所述腐蚀电压为0.1-1.5V。所述碱性环境中，氢氧根离子的浓度为0.01-1mol/L；所述电化学腐蚀时间为1-30min。所述电化学腐蚀可使所述铜铝薄膜电极的表面形成CuAl2金属间化合物构成的纳米棒，从而提高所述铜铝薄膜电极的比表面积。更重要的是，所述电化学腐蚀在碱性环境中进行，而在碱性环境中，在电化学腐蚀过后，所述纳米棒表面的CuAl2金属间化合物中的铝会溶于碱，而CuAl2金属间化合物中的铜不会溶解，这会在所述纳米棒表面留下一层非常薄的纳米级的泡沫铜，该泡沫铜会极大的提高所述铜铝薄膜电极的比表面积，同时，该泡沫铜的存在也会增加金属缺陷位点的数量。
本发明具体实施方式中采用的基底为硅片。硅衬底稳定性好，可靠性高，不会与铜或铝形成合金，从而影响薄膜的质量。而采用其他金属如铁、钨、钛等，由于上述金属会与铜或铝生成合金，从而对薄膜的生长产生影响。
具体的，所述硅片的前处理过程如下：
将硅片切割成1cmÍ1cm后，于超声清洗机中先后分别采用去离子水和丙酮将硅片清洗两次；然后采用异丙醇将硅片清洗一次。然后放入60℃烘箱中烘干备用。溅射前将硅片于紫外臭氧清洗机（UVO）中清洁10min以去除表面粘附的有机物。
以下结合具体实施例对本发明进行进一步说明。
以下实施例用于说明CuAl2金属间化合物的制备方法。
实施例1
启动磁控溅射仪的总电源并接通冷却水，待溅射室内压力与大气压平衡后，手动调节靶基距到合理值后将洁净硅片固定在样品台。将Cu靶安装在直流电源靶位，并将Al靶安装在射频电源靶位，关闭溅射室腔门，并将溅射室密封，然后对溅射室抽真空。首先打开机械泵和旁抽阀，抽真空至0.1Pa以下，然后关闭机械泵和旁抽阀。然后依次开启分子泵、前级阀和闸板阀，待真空度达到5Í10-4Pa以下后打开进气阀，设置氩气流通速度为40sccm，然后向溅射室内通入氩气。调节闸板阀使镀膜气压为0.5Pa，首先在功率150W和偏压0V条件下预溅射Al靶90s，随后在功率140W和偏压0V条件下预溅射Cu靶60s。打开样品挡板，偏压设为100V，Cu靶功率设为180W，Al靶功率设为80W，溅射时间设为40min，然后开启磁控溅射仪，待磁控溅射完成后，即可制得CuAl2金属间化合物。
图1为实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物的XRD图谱与单质铜和单质铝的XRD图谱的对比图。从图中可以看出，实施例1制备得到了单一物相的CuAl2金属间化合物，并且，该CuAl2金属间化合物的晶面取向为（112）。
以下实施例用来说明将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物进行腐蚀而制备铜铝薄膜电极的过程中，各腐蚀参数对铜铝薄膜电极的性能的影响。
实施例2
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.01mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀的电压为0.5V，腐蚀的时间为450s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗。从而得到铜铝薄膜电极。
实施例3
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀的电压为0.5V，腐蚀的时间为450s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗。从而得到铜铝薄膜电极。
实施例4
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀电压为0.5V，腐蚀时间为450s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗，从而得到铜铝薄膜电极。
图2示出了实施例1的无腐蚀的CuAl2金属间化合物与实施例2和实施例3制备得到的铜铝薄膜电极的XRD表征图谱。在相同条件下，将合金薄膜放置在配好的0.01mol/L和0.1mol/L的NaOH溶液中进行电化学腐蚀，其中CuAl2合金薄膜中的Al原子会与NaOH溶液发生化学反应生成NaAlO2和H2，从而实现合金的腐蚀。通过XRD表征数据表明，CuAl2合金的衍射峰强度随着NaOH溶液浓度的增大而减小，这是由于在相同时间下，浓度高的NaOH溶液腐蚀程度更高，与合金中的Al原子反应更加充分，从而增加金属缺陷位点的数量。
发明人通过SEM表征了实施例1、实施例3、实施例4制备得到的CuAl2薄膜电极的表面形貌。由图3可知，在未腐蚀时CuAl2薄膜较疏松，可以观察到一定的孔隙，CuAl2晶粒尺寸约为100nm。当在0.1mol/L NaOH溶液中腐蚀350s后，CuAl2合金薄膜的表面形成了针状的微纳结构，CuAl2晶粒尺寸约为70nm，这是由于合金中的Al不断被NaOH溶液腐蚀，使CuAl2晶粒尺寸减小至亚百纳米级别，当进一步增加NaOH浓度至1mol/L时，可观察到表面的CuAl2晶粒被腐蚀为纳米棒状结构，CuAl2晶粒尺寸约为`50nm，且在薄膜表面出现有部分脱落现象，这可能是由腐蚀溶液浓度过大导致合金薄膜表面被过度腐蚀。SEM图像表明，当使用0.1mol/L的NaOH溶液腐蚀后的CuAl2合金薄膜具有紧密排布的针状微纳结构，有效增大了比表面积，从而增多化学活性位点，有助于提高本发明提供的葡萄糖传感器的传感性能。
发明人将Ag/AgCl作为参比电极，Pt片作为对电极，实施例2、实施例3、实施例4制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备成了葡萄糖传感器，并测试了上述葡萄糖传感器的灵敏度和R2。
表1示出了包括实施例2、实施例3、实施例4制备得到的CuAl2薄膜电极的葡萄糖传感器的灵敏度和R2。
表1 腐蚀溶液中NaOH溶液浓度对应的葡萄糖传感器的灵敏度和R2
Figure 338024DEST_PATH_IMAGE001
图4为采用Ag/AgCl作为参比电极，Pt片作为对电极，实施例2、实施例3、实施例4制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备得到的葡萄糖传感器的电流密度随时间变化的J-t曲线。在其他条件不变情况下，NaOH腐蚀溶液浓度越高，传感器催化葡萄糖越灵敏，电流响应越高。当NaOH腐蚀溶液浓度为0.01mol/L时，传感器的灵敏度为1112.2μA/mM。然而，在低浓度腐蚀溶液J-t曲线中，每隔50s滴加葡萄糖的电流变化值呈现先增大后减小的趋势，因此，拟合线性度较低。而当NaOH溶液浓度从0.1mol/L增大至1mol/L时，传感器灵敏度则从2319.6μA/mM提高至3586.4μA/mM，R2在0.1mol/L的浓度下达到最高值0.9996，随后在1mol/L浓度下降至0.9945。该结果表明CuAl2微纳合金电极在NaOH溶液中能够催化葡萄糖产生响应电流且具有较高的灵敏度，当腐蚀溶液浓度升高时，电极表面的催化活性也随之升高。此外，低浓度腐蚀溶液对CuAl2合金电极的腐蚀不完全，高浓度NaOH溶液对CuAl2合金薄膜电极的过度腐蚀破坏了电极表面，这都可能是造成R2减小的原因。
发明人将Ag/AgCl作为参比电极，Pt片作为对电极，实施例3制备得到的铜铝薄膜电极作为工作电极制备成了葡萄糖传感器，并测试了上述葡萄糖传感器的检测极限。图5示出了对上述葡萄糖传感器添加不同浓度葡萄糖溶液后测得的检测极限。通过在0.2μM~300μM的葡萄糖浓度范围内，在每隔50s滴加一种浓度的葡萄糖溶液进行检测，测试结果显示，该葡萄糖传感器的检测极限为0.3μM。相对于有酶电化学葡萄糖传感器，该检测极限有所减小，其一是因为上述葡萄糖传感器使葡萄糖在金属电极上直接进行反应，电荷在电极上直接转移省去了电子要穿过大分子蛋白酶的过程，加快反应的进行。另一个原因是腐蚀形成的泡沫铜结构增加了反应的活性位点让更多的电子在电极表面传递，进一步突破了传感器的检测极限。
实施例5
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀电压为0.5V，腐蚀时间为50s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗，从而得到铜铝薄膜电极。
实施例6
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀的电压为0.5V，腐蚀的时间为150s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗，从而得到铜铝薄膜电极。
实施例7
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀电压为0.5V，腐蚀时间为250s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗，从而得到铜铝薄膜电极。
实施例8
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀电压为0.5V，腐蚀时间为350s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗，从而得到铜铝薄膜电极。
实施例9
将实施例1制备得到的CuAl2金属间化合物置于0.1mol/L NaOH溶液中，采用计时电流法对CuAl2金属间化合物进行电化学腐蚀，电化学腐蚀电压为0.5V，腐蚀时间为550s。电压腐蚀过程中表面的Al在NaOH溶液中被反应腐蚀消耗，从而得到铜铝薄膜电极。
图6是利用计时电流法在0.5V电压下0.1mol/L NaOH溶液中不同电化学腐蚀时间下的CuAl2微纳合金电极和葡萄糖反应后的J-t曲线。在腐蚀CuAl2合金时，Al原子不断和溶液中的NaOH发生反应，其中，电荷在电极转移的过程伴有电流生成，随着进一步的腐蚀，合金表面的Al原子逐渐反应完全，致使电流值变小，因此，从图6中可看出随着腐蚀时间的延长，传感器催化葡萄糖的电流基线越来越小。表2是根据不同腐蚀时间下的J-t曲线计算拟合得出传感器的灵敏度和R2。延长电化学腐蚀时间使该传感器对葡萄糖的电流响应和拟合曲线的R2显著增大，并在腐蚀时间为450s时，制备的CuAl2微纳合金电极对葡萄糖的电流响应达到最高，此时灵敏度为2535.4μA/mM，而在腐蚀350s时，拟合曲线R2为0.9996几乎接近1，说明此时传感器在对葡萄糖有较高电流响应的同时还具有优异的线性度，有利于提高CuAl2微纳合金电极无酶传感器检测的准确性。
表2不同的电化学腐蚀时间对应的葡萄糖传感器的灵敏度和R2
Figure 786323DEST_PATH_IMAGE002
作为对比，发明人分别采用了银靶、钛靶、钼靶和钨靶替代了铜靶进行磁控溅射。结果如图8和图9所示。从图8（a）、图8（b）、图8（c）和图8（d）可知，采用了银靶、钼靶和钨靶替代铜靶进行磁控溅射，上述金属不能与铝形成Al-Ag、Al-Mo、Al-W的金属间化合物。采用了钛靶替代铜靶进行磁控溅射，可得到钛铝合金。从图9（a）、图9（b）、图9（c）和图9（d）可知，将上述磁控溅射制备得到的产品制备成工作电极后用于测量葡萄糖浓度时发明人发现上述工作电极对葡萄糖几乎无电化学响应，这说明上述电极不能在碱性条件下催化氧化葡萄糖。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种铜铝薄膜电极，其特征在于：
所述铜铝薄膜电极由CuAl2金属间化合物构成；
所述铜铝薄膜电极表面负载有CuAl2金属间化合物构成的纳米棒；
所述纳米棒表面负载有纳米级泡沫铜。
2.如权利要求1所述的铜铝薄膜电极，其特征在于：
所述CuAl2金属间化合物的晶面取向为（112）。
3.如权利要求1-2任一项所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
包括如下步骤：
采用射频电源向基底磁控溅射Cu靶材的同时采用直流电源向基底磁控溅射Al靶材得到CuAl2金属间化合物，然后在碱性环境下对该CuAl2金属间化合物进行腐蚀。
4.如权利要求3所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
所述腐蚀包括电化学腐蚀。
5.如权利要求3所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
所述Cu靶材中Cu含量大于99.99%；
所述Al靶材中Al含量大于99.99%。
6.如权利要求3所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
所述碱性环境中，氢氧根离子的浓度为0.01-1mol/L；
所述射频电源的溅射功率为180W；
所述直流电源的溅射功率为80W。
7.如权利要求4所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
所述电化学腐蚀时间为1-10min；
所述电化学腐蚀采用的腐蚀电压为恒定电压；
所述腐蚀电压为0.1-1.5V。
8.如权利要求3所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
所述磁控溅射的时间为40min；
所述磁控溅射的偏压为0-200V；
所述磁控溅射的气压为0.1Pa；
所述磁控溅射的温度为20-200℃；
所述磁控溅射的真空度小于5.4×10-4Pa；
所述磁控溅射采用的氩气流量为1-100sccm；
所述基底的旋转速度为1-30r/min。
9.如权利要求3所述的铜铝薄膜电极的制备方法，其特征在于：
所述基底包括硅片。
10.如权利要求1-2任一项所述的铜铝薄膜电极的应用，其特征在于：应用于作为无酶葡萄糖传感器的工作电极。
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