[发明专利]一种二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于微电子生物传感技术领域，尤其涉及一种二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料及其在电化学生物检测的化学修饰电极或生物传感器电极制备中的应用。 

背景技术

电化学生物传感检测是当前关注的热点，也是电化学测试应用的重要领域。但是生物分子如蛋白质(氨基酸)、核酸(DNA/RNA)和糖类(葡萄糖)等均是有机分子，导电性很差；并且极易吸附在电极表面(积垢)，使生物分子测试体系灵敏度降低，甚至导致电化学生物传感器失效。

由于一维纳米材料，特别是氧化物纳米带具有大的表面积、独特的物理特性、灵敏的传感特性使得其在诸多领域如催化、传感器、电化学等方面显示出诱人的应用前景。与纳米颗粒和纳米线相比，由于纳米带在宽度和厚度方向可以达到亚微米和微米尺寸，使得纳米带的可观测和可操纵性能远远大于纳米颗粒和纳米线，所以，一些以纳米带为构筑材料的传感器件应运而生。目前研究最多的纳米带为氧化锌纳米带，利用氧化锌纳米带制作的各种传感器显示出了良好的特性。然而，氧化锌纳米带具有一个致命的弱点，就是其酸性甚至在水中都有很高的溶解性，在空气中也可以吸收水分发生形状和性质的变化。氧化锌与水的强烈作用使得其器件的实用性受到很大限制。所以，研究以环境稳定的二氧化钛纳米带作为基础材料的纳米器件将成为纳米带器件的重要研究方向。尽管二氧化钛纳米带有良好的光电、气敏、催化、光伏特性和环境稳定性，但由于输出的信号太小，难以获得更高的性能。经检索，开发二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料在电化学生物检测的化学修饰电极或生物传感器电极制备中的应用还未见报道。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料及在电化学生物检测传感电极制备中的应用。 

本发明所述的二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料，其特征在于，所述材料由如下方法制得：将单晶钛酸纳米带与商品化贵金属氯配合物或商品化金属硝酸盐按质量比为12∶1～15∶1进行混合，然后加入浸没量的无水乙醇中均匀分散，再常压下置马弗炉中以200～500℃恒温加热1～3h，一步形成二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料，即形成含二氧化钛纳米颗粒和贵金属或贵金属氧化物纳米颗粒的双异质结构材料。 

上述二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料中，所述单晶钛酸纳米带是指以商品级P-25为原料，10M NaOH溶液为反应的溶剂，采用水热法合成的钛酸(H₂Ti₃O₇)纳米带，具体制备方法参见专利200710017081.6一种二氧化钛纳米纸及其制备方法。 

上述二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料中，所述商品化贵金属氯配合物是指氯金酸，氯铂酸或氯铱酸；所述商品化金属硝酸盐是指硝酸镍、硝酸铋、硝酸铟或硝酸锡。 

进一步的，所述商品化贵金属氯配合物优选氯金酸；所述商品化金属硝酸盐优选硝酸镍 或硝酸铋。 

上述的二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料中，所述恒温加热的温度优选500℃；恒温加热的时间优选1-2h。 

本发明所述二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料在制备电化学传感电极中的应用。 

其中，所述制备电化学传感电极的方法是：以如下单位比例的用量，将0.5～1mg二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料均匀分散在1.3～3mL无水乙醇中，然后取出3～6μL均匀混合后的溶液作为活性传感材料，滴在涂有粘结剂的基底电极上，制得二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料修饰的电化学传感电极；其中所述粘结剂是1wt％萘酚、导电碳胶或10wt％聚四氟乙烯；所述基底电极是指铂电极、玻碳电极或石墨电极。 

进一步的，上述粘结剂优选1wt％萘酚；所述基底电极优选铂电极或石墨电极。 

本发明所述二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料制备的电化学传感电极在电化学生物传感检测中的应用。 

其中，应用本发明所述二氧化钛纳米带表面功能化双异质结构材料制备的电化学传感电极在pH＝7.4的模拟体液磷酸缓冲溶液(PBS)中，实施对生物分子进行传感检测。