专利名称：一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种导电高分子电极，尤其是涉及一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备 方法。
背景技术：
生物传感器被广泛应用于医疗保健、工业过程控制和环境检测方面。电化学生物传感器 电极(即信号转换部分)包括薄膜电极、丝网电极和修饰电极等。修饰电极主要包括高分子 电极和碳糊电极等(Eggins,B.R"Chemical sensors and biosensors,2002:7-10,46-49,72-73.)。聚吡 咯(PPy)由于具有较低的成本、容易制备、较好的导电性、光电性、热电性、较好的生物细胞 相容性、可在常温或低温下使用，可以方便地沉积在各种基片上等优点(参考文献IrohJO, W illiam s C. Synth. M et. ， 1999, 99: 1—8)，因而可用于制备生物传感器修饰电极(参考文献 Zeng K， Tachikawa H, Zhu Z Y. Anal. Chem.,2000, 72: 2211—2215.; Mikito Y, Takashi N， Tomoyuki H. Sens. Actuators,2000, B66 (1—3):77—79.; Kemp N T, F lanagan G U , Kaiser A B. Synth.Met.， 1999, 101: 434435.; Lin C W , Yang J Y， Hwang B J. J. Chin. Inst. Chem. Eng. 1999, 30: 449456)具有微触角形貌的聚吡咯电极即是电导装置，又可固定化生物活性物质(如酶、 抗原和抗体等)，因此具有应用价值，其制备方法主要有模板法(参考文献OhSW，WooRH, Lee C H, et al.[J].Curr Appl Phys, 2005, 5(1): 55 — 58; Che G Lakshmi B B， Fisher E R, et al.[J].Nature, 1998， 393: 346—347; Jerome C， Labaye D E， Jerome R.[J]. Synth Met, 2004, 142: 207—216; Martin C R. [J]. Science, 1994, 266:1961 — 1966; Martin C R. [J]. Chem Mater, 1996,8(9): 2382—2390)和非模板法(参考文献Cai X W , Gao J S， Xie Z X. Langmuir， 1998， 14:2508—2514. Ge D T, Wang J X， Wang Z. Synth. Met, 2002,132: 93—95. Seo I, Pyo M ， Cho G J. Langmuir, 2002， 18: 7253—7257)。发明内容本发明的目的在于提供一种具有微触角形貌的聚吡咯电极及其制备方法。 本发明所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极为三层结构，在塑料板层上表面为镀金层，在镀金层上表面为具有微触角形貌的聚吡咯沉积层，在塑料板层、镀金层和具有微触角形貌的聚吡咯沉积层的一侧设有电极引出端。本发明所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法包括以下步骤1) 将吡咯常压蒸馏，取128 13rC的馏分，在氮气气氛下冷藏；2) 将高氯酸锂或对甲苯磺酸钠溶于水中，得到溶液A;3) 在溶液A中，加入步骤l)所得的吡咯，通氮气，得溶液B，吡咯的摩尔浓度与高氯 酸锂或对甲苯磺酸钠的摩尔浓度比为1 : (0.1 5);4) 将塑料板打磨后放入水溶液中超声波清洗，真空干燥；5) 将真空干燥后的塑料板喷金，得镀金塑料板电极；6) 在三电极电解池中，将镀金塑料板电极作为工作电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电 极作为参比电极，溶液B作为支持电解液，在冰水浴中恒电位聚合，真空干燥，得具有微触 角形貌的聚吡咯电极。所述的塑料板可为聚氯乙烯板或聚酯板。将塑料板打磨可先用氧化铝砂纸打磨，然后采 用金相砂纸打磨。喷金的时间可为1 10min。在冰水浴中恒电位聚合的恒电位最好为0.6 6V，聚合的时间最好为10 120min。对所得的具有微触角形貌的聚吡咯电极可在常温下进行 循环伏安法、电化学阻抗法和扫描电镜等性能测试和表征。本发明所得的具有微触角形貌的聚吡咯电极成本低廉，制作过程简单。本发明采用非模 板恒电位法，与现有的模板法相比，本发明操作简单、过程快捷。与现有的非模板扫描探针 显微镜法、复合电极法、嵌段共聚物分子自组装法比较，本发明还具备以下优点合成操作 简单，聚吡咯触角数量多，触手长度分布广，触角长度粗细和样品电阻性可通过聚合时间和 支持电解质控制，最终电极比表面大，稳定性高，电阻性较好。
图l为本发明实施例的具有微触角形貌的聚吡咯电极的结构示意图。图2为本发明实施例1的循环伏安图。在图2中，横坐标为电压potential(V)，纵坐标为 电流强度current (A)。图3为本发明实施例1的电化学阻抗谱。在图3中，横坐标为频率的对数lg(Frequency)， 左纵坐标为阻抗IZi(Q)，右纵坐标为阻抗相角phase of Z。图4为本发明实施例1的SEM照片。图5为本发明实施例2的循环伏安图。在图5中，横坐标为电压potential(V)，纵坐标为 电流强度current (A)。图6为本发明实施例2的电化学阻抗谱。在图6中，横坐标为频率的对数lg(Frequency), 左纵坐标为阻抗IZI(Q)，右纵坐标为阻抗相角phase of Z。图7为本发明实施例2的SEM照片。图8为本发明实施例3的循环伏安图。在图8中，横坐标为电压potential(V)，纵坐标为 电流强度current (A)。图9为本发明实施例3的电化学阻抗谱。在图9中，横坐标为频率的对数lg(Frequency)， 左纵坐标为阻抗IZI(Q)，右纵坐标为阻抗相角phase of Z。图10为本发明实施例3的SEM照片。图11为本发明实施例4的循环伏安图。在图11中，横坐标为电压potential(V)，纵坐标 为电流强度current (A)。图12为本发明实施例4的电化学阻抗谱。在图12中，横坐标为频率的对数lg(Frequency)， 左纵坐标为阻抗IZI(Q)，右纵坐标为阻抗相角phase of Z。图13为本发明实施例4的SEM照片。
具体实施方式
实施例1(1) 吡咯使用前釆用常压蒸馏，取128 131'C的馏分，然后避光氮气气氛下冷藏备用；(2) 将三水高氯酸锂加入50ml水溶液中，在磁力搅拌下使其充分溶解，转移至100ml 容量瓶中定容，配置成LiC104浓度为0.1mol/L的溶液A;(3) 在溶液A中，加入步骤1)所得的吡咯。吡咯摩尔浓度与高氯酸锂摩尔浓度比为1， 并通氮气，得到溶液B;(4) 将聚氯乙烯板或聚酯板裁剪成长方形，先采用氧化铝砂纸打磨，然后采用金相砂纸 打磨，将板放入水溶液中超声波清洗，真空干燥。此后将板放入喷金仪，喷金5min，得到镀 金塑料板电极；(5) 在三电极电解池中，将步骤(4)所得的镀金塑料板电极作为工作电极，铂片作为 对电极，饱和甘荥电极作为参比电极安装在恒电位仪上；溶液B作为支持电解液，在冰水浴 中恒电位3V聚合60min，真空干燥，获得目标产品。实施例2:与实施例l类似，其不同在于将三水高氯酸锂加入50ml水溶液中，在磁力搅 拌下使其充分溶解，转移至100ml容量瓶中定容，配置成LiClO4浓度为0.2mol/L的溶液A; 吡咯摩尔浓度与高氯酸锂摩尔浓度比为3，并通氮气，得到溶液B;将板放入喷金仪，喷金 3min，得到镀金塑料板电极；在冰水浴中恒电位IV聚合10min。实施例3:与实施例l类似，其不同在于将三水高氯酸锂加入50ml水溶液中，在磁力搅 拌下使其充分溶解，转移至100ml容量瓶中定容，配置成LiClO4浓度为0.3mol/L的溶液A;吡咯摩尔浓度与高氯酸锂摩尔浓度比为O.l，并通氮气，得到溶液B;将板放入喷金仪，喷金10min，得到镀金塑料板电极；在冰水浴中恒电位6V聚合30min。实施例4:与实施例l类似，其不同在于将三水高氯酸锂加入50ml水溶液中，在磁力搅 拌下使其充分溶解，转移至100ml容量瓶中定容，配置成LiC104浓度为0.4mol/L的溶液A; 吡咯摩尔浓度与高氯酸锂摩尔浓度比为5,并通氮气，得到溶液B;将板放入喷金仪，喷金 lmin，得到镀金塑料板电极；在冰水浴中恒电位0.6V聚合90min。实施例5:与实施例l类似，其不同在于将三水高氯酸锂加入50ml水溶液中，在磁力搅 拌下使其充分溶解，转移至100ml容量瓶中定容，配置成LiC104浓度为0.5mol/L的溶液A; 吡咯摩尔浓度与高氯酸锂摩尔浓度比为10，并通氮气，得到溶液B;将板放入喷金仪，喷金 6min，得到镀金塑料板电极；在冰水浴中恒电位4V聚合120min。
权利要求
1.一种具有微触角形貌的聚吡咯电极，其特征在于为三层结构，在塑料板层上表面为镀金层，在镀金层上表面为具有微触角形貌的聚吡咯沉积层，在塑料板层、镀金层和具有微触角形貌的聚吡咯沉积层的一侧设有电极引出端。
2. 如权利要求1所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法，其特征在于包括 以下步骤1) 将吡咯常压蒸馏，取128 131'C的馏分，在氮气气氛下冷藏；2) 将高氯酸锂或对甲苯磺酸钠溶于水中，得到溶液A;3) 在溶液A中，加入步骤l)所得的吡咯，通氮气，得溶液B，吡咯的摩尔浓度与高氯酸锂或对甲苯磺酸钠的摩尔浓度比为1 : 0.1 5;4) 将塑料板打磨后放入水溶液中超声波清洗，真空干燥；5) 将真空干燥后的塑料板喷金，得镀金塑料板电极；6) 在三电极电解池中，将镀金塑料板电极作为工作电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电 极作为参比电极，溶液B作为支持电解液，在冰水浴中恒电位聚合，真空干燥，得具有微触角形貌的聚吡咯电极。
3. 如权利要求2所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法，其特征在于所述 的塑料板为聚氯乙烯板或聚酯板。
4. 如权利要求2所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法，其特征在于所述 的将塑料板打磨先用氧化铝砂纸打磨，然后采用金相砂纸打磨。
5. 如权利要求2所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法，其特征在于喷金 的时间为1 10min。
6. 如权利要求2所述的一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法，其特征在于在冰 水浴中恒电位聚合的恒电位为0.6 6V，聚合的时间为10 120min。
全文摘要
一种具有微触角形貌的聚吡咯电极的制备方法，涉及一种导电高分子电极。提供一种具有微触角形貌的聚吡咯电极及其制备方法。为三层结构，在塑料板层上表面为镀金层，在镀金层上表面为具有微触角形貌的聚吡咯沉积层，在塑料板层、镀金层和具有微触角形貌的聚吡咯沉积层的一侧设有电极引出端。将吡咯蒸馏，取128～131℃的馏分，冷藏；将高氯酸锂或对甲苯磺酸钠溶于水中得溶液A；在溶液A中加入吡咯，通氮气，得溶液B；将塑料板打磨后清洗，干燥，喷金，得镀金塑料板电极；在三电极电解池中，将镀金塑料板电极作为工作电极，铂片作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，溶液B作为支持电解液，在冰水浴中恒电位聚合，干燥，即得聚吡咯电极。
文档编号G01N27/327GK101251507SQ20081007074
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月14日 优先权日2008年3月14日
发明者丞 林, 熊兆贤 申请人:厦门大学