[发明专利]聚酰亚胺电化学传感原件及其制备方法和传感器

说明书

本发明的目的是要解决现有电化学传感器的稳定性差、使用寿命短等问题，提供了一种聚酰亚胺电化学传感原件及其制备方法和传感器，属于传感器技术领域。聚酰亚胺电化学传感原件，由聚酰亚胺和导电性材料混合而成；聚酰亚胺和导电性材料的质量比为1∶0.1～5；导电性材料为碳材料、金属纳米材料、金属离子化合物和有机染料。并提供了上述聚酰亚胺电化学传感原件的制备方法，相应的聚酰亚胺传感器，聚酰亚胺传感器的制备方法和聚酰亚胺传感器的使用方法。本发明通过向聚酰亚胺中掺杂导电性物质，得到导电能力的聚酰亚胺电化学传感原件，进而制备了一系列稳定性好、灵敏度高、响应速度快、线性范围宽的电化学传感器。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种聚酰亚胺电化学传感原件及其制备方法和传感器。

背景技术

传感器是一种检测装置，将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。它的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。传感器技术已经成为一个非常活跃的工程技术研究领域，它与生物控制论、仿生学、生物计算机等学科一起处在生命科学和信息科学的交叉领域，是发展生物技术必不可少的一种先进的检测与监控装置。

随着科技的不断发展，近十年来，无酶传感器受到广泛的关注。各种各样的材料被用来作为传感器的基底材料，包括碳纳米管、金属纳米粒子、矿物材料、陶瓷材料、离子液体、聚合物、溶胶凝胶等。虽然国内外人员采用多种电极材料、利用不同的制备方法构筑生物传感器，但是降低生产成本、简化制备步骤、提高传感器性能、开发新型电极材料，仍是传感器发展的重要方向。寻找灵敏度高、选择性好、使用寿命长等高性能的电化学生物传感器依然是人们研究的目标。

聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物，根据重复单元的化学结构，聚酰亚胺可以分为脂肪族、半芳香族和芳香族聚酰亚胺三种。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一，耐高温达400℃以上，长期使用温度范围在200-300℃之间，无明显熔点，高绝缘性能。其作为一种工程材料，已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。上世纪60年代，各国都把聚酰亚胺的研究、开发及应用列入21世界最有希望的工程塑料之一。因其在性能和合成方面的突出特点，无论是作为结构材料或是功能性材料，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是“解决问题的能手”。由于聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点，在众多的聚合物中，很难找到这样具有如此广泛用途的材料。

但是聚酰亚胺本身具有高绝缘性，并不导电，因此很少用于传感器技术领域。

发明内容

本发明的目的是要解决现有电化学传感器的稳定性差、使用寿命短等问题，提供了一种聚酰亚胺电化学传感原件及其制备方法和传感器。本发明通过向聚酰亚胺中掺杂导电性物质，得到导电能力的聚酰亚胺电化学传感原件，进而制备了一系列稳定性好、灵敏度高、响应速度快、线性范围宽的电化学传感器。

本发明的技术方案之一为，一种聚酰亚胺电化学传感原件，由聚酰亚胺和导电性材料混合而成；

所述聚酰亚胺和导电性材料的质量比为1∶0.1～5；

所述聚酰亚胺是以二酐或四酸和二胺为基本原料合成的聚酰亚胺；

所述导电性材料为碳材料、金属纳米材料、金属离子化合物和有机染料中的一种或几种；

进一步的，所述导电性材料包括炭黑、碳纳米管、石墨烯、纳米铜、纳米银、纳米金、硝酸镍、硫酸铜、硝酸钴、吖啶橙、亚甲基蓝、甲苯胺蓝、硫堇蓝。

本发明的技术方案之二为，上述聚酰亚胺电化学传感原件的制备方法，将聚酰亚胺与导电性材料分别加入溶剂中配制相应溶液或混合物，然后将两者混合均匀，干燥后既得；

进一步的，所述聚酰亚胺与溶剂的质量比为1∶200～1∶10，所述导电性材料与溶剂的质液比为0.5mg/mL～60mg/mL。