[发明专利]一种氧化镧-聚吡咯复合电极在葡萄糖检测传感器中的应用

说明书

本发明提供了一种可检测血糖的稀土氧化物‑聚吡咯复合电极及其制备方法。本发明采用电化学原位修饰的方法，在聚合物表面原位修饰金属氧化物膜层，将网状结构的聚吡咯与具有催化活性的稀土氧化物相复合，令其可使金属离子通过，而体积较大的悬浮物质难以通过，大幅提高了电极对金属离子检测的灵敏度，降低了检测限。电极表面共聚物与金属的复合结构，增加了电极的稳定性，使电极可以重复循环使用，稀土氧化物与聚合物的协同作用实现了高效快速的检测性能，实现了对葡萄糖分子的即时快速检测。

技术领域

本发明属于电化学传感器领域，涉及一种可检测血糖的稀土氧化物-聚吡咯复合电极及其制备方法。

背景技术

葡萄糖广泛分布于大自然中，是一种简单而又重要的单糖。它在人体中能以血糖的形式循环，因而易于吸收，乃是基础卫生系统中最重要的药物之一。适当的血糖浓度能有助于提升记忆力和认知表现；但是如果人体内血糖浓度过低，则会出现低血糖症或胰岛素休克等症状；血糖浓度过高则可能导致肥胖或糖尿病。其中糖尿病是一种较为严重的全球性的公共卫生问题，它是一种由于胰岛素代谢紊乱所引起的疾病。长期的高血糖会引发许多并发症，如心脏病、肾衰竭和失明等。因此，精确检测人体内葡萄糖浓度是预防或治疗糖尿病的有效方法，准确检测葡萄糖的技术手段也是目前亟待解决的重要问题。

目前已有许多葡萄糖传感技术如电化学方法、电导法、光学法、比色法和荧光光谱法等，其中电化学法由于其具有极高的灵敏度和选择性、低检测限、快速响应时间和更低廉的价格，因而备受关注。并且出现了许多优秀的关于葡萄糖传感电极材料的研究，商业化的血糖检测仪的种类也越来越繁多。

目前为止，尽管对电化学葡萄糖传感器已经进行了大量研究，但是仍然存在很多不足之处：

1、对于修饰有活性酶的电化学葡萄糖传感器而言，酶的不稳定性(受检测环境pH、温度、湿度等影响)、复杂的固定过程和较高的成本等因素使之不能很好地运用于实际。

2、对于无酶型电化学葡萄糖传感器而言，基于贵金属材料的葡萄糖传感器对葡萄糖具有较好的检测性能，但价格比较昂贵，不利于批量化生产和大范围推广应用；而对于并非基于贵金属材料的葡萄糖传感器的研究大多着眼于活性材料本身的制备，对葡萄糖检测的性能(灵敏度、检测限、稳定性以及血糖实际检测)有待进一步改善。

镧作为稀土金属元素中丰度最高的元素，具有突出的成本优势，加上稀土元素独特的性质，镧元素的应用开发和研究具有广阔的实际意义。在镧的各种化合物中，三氧化二镧(氧化镧)受到关注的最多，在超级电容器，传感器，燃料电池和催化剂等多个领域都有良好的应用前景。氧化镧具有优异的氧化还原催化特性，但其导电性较差，制约了其在传感器上的应用发展。

因此，本发明采用电化学方法，将高导电性的聚吡咯与高催化活性的稀土金属氧化物相复合，所制备的复合电极对葡萄糖检测具有高稳定性、高响应性能以及快速检测的特点。

发明内容

鉴于上述内容，本发明提供了一种可检测血糖的稀土氧化物-聚吡咯复合电极及其制备方法。

本发明的目的是提供一种稀土氧化物-聚吡咯复合电极，包括工作电极、参比电极与辅助电极，其中工作电极、参比电极和辅助电极在所述电极的同一平面集成，工作电极包括电极基底、导电层和电极修饰层，导电层包括金属镍层，电极修饰层为稀土氧化物-聚吡咯修饰层；辅助电极表面修饰铂层或碳浆修饰层，所述参比电极表面修饰银-氯化银或多孔银-氯化银。

进一步，稀土氧化物中的稀土元素包括镧、铈、钕、镨、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥

进一步，稀土氧化物-聚吡咯修饰层具有共聚物网状结构，韧带宽度为50～150nm，其中稀土氧化物粒子均匀修饰于聚吡咯表面，稀土氧化物粒子粒径为5～20nm。

本发明的另一目的是提供一种稀土氧化物-聚吡咯复合电极的制备方法。

具体包括以下步骤：