[发明专利]一种无酶葡萄糖传感器用铜铝薄膜电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种铜铝薄膜电极，所述铜铝薄膜电极由CuAl₂金属间化合物构成；所述铜铝薄膜电极表面负载有CuAl₂金属间化合物构成的纳米棒；所述纳米棒表面负载有纳米级泡沫铜。将本发明提供的铜铝薄膜电极作为葡萄糖传感器的工作电极得到的无酶葡萄糖传感器灵敏度高，线性度高，检测极限低，响应时间短，可以实现血糖的长期连续测量。

技术领域

本发明涉及一种工作电极领域，具体涉及葡萄糖传感器的工作电极领域。

背景技术

目前临床和家用的血糖仪多是采用基于葡萄糖氧化酶的电化学葡萄糖传感器，而此类葡萄糖传感器的稳定性较差。主要原因是由于葡萄糖生物传感器需采用一种对环境变化比较敏感的葡萄糖氧化酶。葡萄糖氧化酶促进葡萄糖与氧气发生氧化还原反应，产生葡萄糖酸和过氧化氢（H₂O₂），通过检测H₂O₂含量，从而获得血液中的葡萄糖浓度。但是，葡萄糖氧化酶的温度稳定性较差，葡萄糖氧化酶的作用温度一般为30～60℃，在其他温度下易失去活性。并且，葡萄糖氧化酶对工作环境的酸碱性要求较高，葡萄糖氧化酶稳定的pH范围为3～5，在其他酸碱条件下葡萄糖氧化酶易失去活性。因此，亟需开发一种更可靠的无需采用葡萄糖氧化酶的新型葡萄糖传感器，而提高该类无酶葡萄糖传感器的关键是工作电极材料和结构。

公开号为CN102636536B的专利公开了一种利用电流置换获得Pt-Cu中空纳米颗粒无酶葡萄糖传感器的方法。但是上述方法在制备Pt-Cu纳米颗粒的过程中需提前通过电流置换制备出Pt-Cu纳米颗粒，并将其溶于壳聚糖溶液后滴涂在金（Au）电极上使用。在电流置换制备Pt-Cu纳米颗粒的过程中，Pt-Cu纳米颗粒的化学组成比例难以准确控制，而且需要Au电极作为基底参与反应。因此，上述无酶葡萄糖传感器的制备方法成本高、不可控性强、操作复杂、颗粒均匀性差、且不适用于大规模生产。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种高灵敏度的、高稳定性的铜铝薄膜电极。

本发明的第二个目的在于提供一种简单的铜铝薄膜电极的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种无酶葡萄糖传感器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种铜铝薄膜电极，所述铜铝薄膜电极由CuAl₂金属间化合物构成；所述铜铝薄膜电极表面负载有CuAl₂金属间化合物构成的纳米棒；所述纳米棒表面负载有由纳米级泡沫铜。

优选的，所述CuAl₂金属间化合物的晶面取向为（112）。

一种所述的铜铝薄膜电极的制备方法，包括如下步骤：采用射频电源向基底磁控溅射Cu靶材的同时采用直流电源向基底磁控溅射Al靶材得到CuAl₂金属间化合物，然后在碱性环境下对该CuAl₂金属间化合物进行腐蚀。

优选的，所述腐蚀包括电化学腐蚀。

优选的，所述Cu靶材中Cu含量大于99.99%。

优选的，所述Al靶材中Al含量大于99.99%。

优选的，所述碱性环境中，氢氧根离子的浓度为0.01-1mol/L。

优选的，所述射频电源的溅射功率为180W。

优选的，所述直流电源的溅射功率为80W。

优选的，所述电化学腐蚀时间为1-10min。

优选的，所述电化学腐蚀采用的腐蚀电压为恒定电压。

优选的，所述腐蚀电压为0.1-1.5V。