[发明专利]基于纳米通道阵列表面喷镀金/铂的集成式电化学电极系统

说明书

本发明公开了一种基于纳米通道阵列表面喷镀金/铂的集成式电化学电极系统。以阳级氧化铝纳米通道阵列作为载体，在其两面通过离子溅射法分别喷镀金层和铂层，然后通过导线连接至电化学工作站系统，AAO某一侧面的金属层作为工作电极，另一侧面的金属层作为参比电极和对电极，从而构建电极系统。本发明电极系统集成了纳米通道与电极，具备常规电化学系统功能，且其制作简便、体积小而便于携带、操作方便，在微纳米分析和检测方面具有创新性和应用前景。

技术领域

本发明属于一种基于纳米通道的电化学领域，具体涉及一种基于纳米通道阵列表面喷镀金/铂的集成式电化学电极系统。

背景技术

纳米通道结构有序，具有稳定良好的物理与化学性质且已商业化，这些特点使其在超灵敏的单分子分析检测领域有着巨大的潜力，基于纳米通道的检测技术也日益增多。目前，使用纳米通道进行检测的方法主要可分为电化学检测方法和光学检测方法。其中，电化学检测方法操作简便，灵敏度高，受到众多研究者们的青睐。而用电化学测试方法检测纳米通道的跨膜电信号是一种常用的分析手段。

电极是电化学测试中必不可少的一部分。在使用电化学工作站进行纳米通道的跨膜电信号测试时，通常有三种测试系统：双电极测试系统、三电极测试系统和四电极测试系统。常规的三电极和四电极测试系统往往含有传统的参比电极和对电极，为了使这些电极能充分与电解液接触，电解池不可省略；而常规的双电极测试系统需要将两个电极分别放入纳米通道两端的电解池进行电信号检测。简而言之，常规的双电极、三电极与四电极测试系统中，电极与纳米通道分开，并含有电解池；这两个特点导致常规电极测试系统的整体测试环境体积大，不利于低浓度分析物的检测。因此，寻求可与纳米通道集成的电极系统具有显著的创新性和应用前景。

发明内容

本发明的目的是针对已有电极系统的不足之处，将纳米通道与电极完全集成化，减小整个电极系统的体积，发展可用于微纳分析的新型电化学系统，提高电化学分析和检测的简便性和灵敏度。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

所述的集成式电化学电极系统为含工作电极、参比电极和对电极的三电极测试系统或者双电极测试系统，至少所述工作电极为Au-AAO-Pt电极片，Au-AAO-Pt电极片是由阳极氧化铝纳米通道阵列(AAO)(片材料)与喷镀于阳极氧化铝纳米通道阵列两侧表面的金/铂层(2/3)构成。

所述的Au-AAO-Pt电极片通过绝缘层封装并经导线连接电化学工作站。

本发明制作的Au-AAO-Pt电极片能结合电化学工作站用于电化学分析与检测。

在阳极氧化铝纳米通道阵列的片层两表面分别喷镀有铂层和金层，铂层和金层分别完整覆盖各自的表面。形成铂层和金层之间夹设阳极氧化铝纳米通道阵列片层的三明治结构。

所述Au-AAO-Pt电极片采用离子溅射法把阳极氧化铝纳米通道阵列(AAO)以一定角度置于离子溅射腔内，通过调节溅射电流和时间，分别在阳极氧化铝纳米通道阵列(AAO)两侧表面喷镀铂层和金层，获得Au-AAO-Pt电极片。

可以先在AAO一侧面喷镀铂金属层；再更换靶材，将铂靶换成金靶在AAO另一侧面喷镀金金属层；最终获得一面喷镀铂层，一面喷镀金层的Au-AAO-Pt电极片。

本发明由此制备而成的Au-AAO-Pt电极片在集成式电化学电极的实验中发现具有纳米增强效应，提高电化学分析和测试的灵敏度。

离子溅射时，阳极氧化铝纳米通道阵列(AAO)所在平面与离子溅射腔的底座平面之间的夹角范围为5°～80°，充放电电流不小于3μA，喷镀时间不少于10s。

所述的阳极氧化铝纳米通道阵列为双通型，包含任意孔径。