[发明专利]磁珠电化学转化-电沉积制备普鲁士蓝-金多功能表面方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种多功能表面制备方法，尤其是涉及了纳米复合材料科 学、多功能表面及电化学生物传感领域的一种磁珠电化学转化-电沉积制备普鲁 士蓝-金多功能表面方法。

背景技术

功能表面在传感、催化、功能涂层和表面防护等领域均有广泛应用，多功 能化是必然发展趋势。纳米复合物具有其组成单体的性质和功能，还具有独特 的协同效应，是当前科研和应用前沿。普鲁士蓝具有良好的化学稳定性、电催 化特性及生物相容性而深受关注。普鲁士蓝对过氧化氢的电还原具有高催化活 性，能有效降低过氧化氢的还原电位，减少电化学活性物的干扰，加之其成本 低廉，使得普鲁士蓝在修饰电极上比辣根过氧化物酶更优越，在化学与生物传 感器中常作为电子中介体，广泛地应用于电化学分析、化学(生物)传感领域。 然而，普鲁士蓝表面修饰性较差。贵金属纳米材料，如纳米金、纳米铂和纳米 银等，因具有表面等离子体吸收特性、优异的催化活性和光学特性，表面修饰 性强且功能丰富，在材料研究和生物传感研究领域备受关注。

综上，现有技术中缺少用于化学和生物传感的具有催化和表面修饰的多功 能表面。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种磁珠电化学转化-电沉 积制备普鲁士蓝-金多功能表面方法，通过磁珠、氯金酸为底物制备普鲁士蓝- 金多功能表面，采用共电沉积方法，普鲁士蓝和金在电极表面原位同时沉积， 生成均一的复合组分材料，复合材料在化学和生物传感具有检测应用。

本发明采用的技术方案包括如下步骤：

1)取磁珠分散液滴于洗净的金磁电极上，用移液枪将上清液移去，滴加水 进行覆盖金磁电极，再重复一次上述移去上清液和滴加水步骤，得到磁珠修饰 电极；

2)将磁珠修饰电极(即固定有磁珠电极)移入氯金酸、铁氰化钾和硫酸钾 混合溶液中，以磁珠修饰电极为工作电极、甘汞电极为参比电极和碳棒为对电 极构建三电极系统，采用多电位阶跃法，制备得到普鲁士蓝-金纳米复合材料修 饰的多功能表面。

所述的磁珠分散液中磁珠浓度为1-5mg/mL，粒径为30-200nm，体积为5 μL。

所述的磁珠的表面不包含修饰层或者包含有厚度在5nm以下的修饰层，如 聚合物或硅壳。

所述的磁珠为氧化铁磁珠或四氧化三铁磁珠。

所述的工作电极采用磁电极，在电极下方可根据需要施加磁场。

所述氯金酸、铁氰化钾和硫酸钾混合溶液的体积为300μL，氯金酸、铁氰 化钾和硫酸钾的浓度分别为1-5mM，0.1-1mM和0.1M。

所述步骤1)中金磁电极采用以下方式清洗：金磁电极依次在砂纸、粒径 0.5μm氧化铝粉末和粒径0.05μm氧化铝粉末中打磨，打磨后经充分清洗，再 依次在超纯水、乙醇和超纯水中各超声5分钟，配制Prihna溶液滴加5μL于电 极表面，保持5分钟，Prihna溶液主要由浓硫酸和30％过氧化氢溶液以体积比 3:1配制，最后采用大量水进行清洗。

所述多电位阶跃参数采用：第一阶段，电压1.65V，时长300s；第二阶段 电压-0.05V，时长250s。

所述的氯金酸替换为其它贵金属化合物，其它贵金属化合物为氯铂酸或者 氯化钯。

所述多功能表面可用于但不限于化学传感和生物传感。

所述多电位阶跃法可采用循环伏安法代替，要求高电位为1.65V，低电位 为-0.05V，扫描圈数不低于20。

本发明得到的多功能表面可采用循环伏安法和扫描电镜等表征。

本发明主要是通过磁场将磁珠固定在金磁电极表面，在K₂SO₄、HAuCl₄和 K₃[Fe(CN)₆]的混合溶液中，施加1.65V电位在电极表面析氧生成氢离子与氧化 铁反应生成铁离子，接着施加-0.05V电位还原铁离子成亚铁离子并与共存的亚 铁氰化钾反应生成普鲁士蓝，同时还原氯金酸根生成纳米金，最终获得普鲁士 蓝-金纳米复合物膜，并通过控制前驱体的比例可调控纳米复合材料的尺寸及形 貌。

由此，本发明采用共电沉积方法的有益效果和优势是：

本发明采用电化学产生酸性环境，从而可采用中性初始溶液，扩大了该方 法的使用范围。