光固化碳基导电油墨及其制备方法、固定酶导电电极及其制备方法和应用与流程

本发明属于导电油墨，具体涉及光固化碳基导电油墨及其制备方法、固定酶导电电极及其制备方法和应用。

背景技术：

1、导电油墨是指印刷于承印物上，使之具有传导电流和排除积累静电荷能力的油墨，是印刷电路、智能标签、柔性显示器件、传感器等印制电子技术中的关键材料。导电油墨主要是由导电填料、粘结剂和溶剂等通过特定的配方，借助相关分散技术所形成的溶液，根据不同的需求，该溶液具有相应的粘度、表面张力和固含量等物化性能指标，以此适应印刷或涂布等工艺要求。导电油墨性能的提高，必将推动电子产业的发展，同时电子科技的发展也给导电油墨提出了更高的要求，提高性能、降低成本是导电油墨不断追求的目标。

2、目前，由于碳基导电油墨的成本具有突出的优势，且印刷出的油墨膜层不易氧化，性能稳定，固化后耐酸、碱和化学溶剂腐蚀，越来越受到市场的青睐。但是目前市售的碳基导电油墨在承印物上不能形成多孔结构的导电涂层，且生物相容性差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供光固化碳基导电油墨及其制备方法、固定酶导电电极及其制备方法和应用，本发明提供的光固化碳基导电油墨能够通过简单的光固化形成多孔结构导电涂层，能够用于固定还原酶，且附着性好、稳定性高、导电性能优异。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提供了一种光固化碳基导电油墨，包括以下质量份数的组分：

4、导电碳材料45～55份，光引发剂2～6份，光固化剂30～40份，第一有机溶剂490～500份，第二有机溶剂260～270份，第三有机溶剂60～70份；所述第一有机溶剂为二甲苯，所述第二有机溶剂为醋酸丁酯，所述第三有机溶剂为乙酸乙酯、乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种。

5、优选的，所述光引发剂包括羟基环己烷苯酮和/或2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦。

6、优选的，所述光固化剂为n-丙烯酰吗啉的乙醇溶液，所述n-丙烯酰吗啉的乙醇溶液中n-丙烯酰吗啉的质量含量为75％。

7、优选的，所述导电碳材料包括导电炭黑、膨胀石墨、氧化石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。

8、优选的，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、羧基化碳纳米管、羟基化碳纳米管和氨基化碳纳米管中的一种或多种。

9、本发明提供了上述技术方案所述的光固化碳基导电油墨的制备方法，包括以下步骤：

10、将导电碳材料、第一有机溶剂和第二有机溶剂第一混合，得到导电碳浆料；

11、将光引发剂、光固化剂和第三有机溶剂第二混合，得到光固化溶液；

12、将所述导电碳浆料和所述光固化溶液第三混合，得到光固化碳基导电油墨。

13、本发明提供了一种固定酶导电电极的制备方法，包括以下步骤：

14、将上述技术方案所述的光固化碳基导电油墨或上述技术方案所述的制备方法制备得到的光固化碳基导电油墨布设在导电基底的表面，在紫外光照射的条件下进行光固化，在导电基底表面得到多孔导电涂层；

15、将含有还原酶的溶液布设在多孔导电涂层上，得到固定酶导电电极。

16、优选的，所述光固化碳基导电油墨的布设方式包括滴涂法、喷涂法、刮涂法、丝印法或转印法；

17、所述含有还原酶的溶液的布设方式包括滴涂法、刮涂法或浸渍法。

18、本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的固定酶导电电极，包括导电基底，设置于所述导电基底表面的多孔导电涂层，以及负载于所述多孔导电涂层孔结构中的还原酶。

19、本发明提供了上述技术方案所述的固定酶导电电极在还原酶参与的电化学反应中的应用。

20、本发明提供了一种光固化碳基导电油墨，包括以下质量份数的组分：导电碳材料45～55份，光引发剂2～6份，光固化剂30～40份，第一有机溶剂490～500份，第二有机溶剂260～270份，第三有机溶剂60～70份；所述第一有机溶剂为二甲苯，所述第二有机溶剂为醋酸丁酯，所述第三有机溶剂包括乙酸乙酯、乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种。本发明采用导电碳材料、光引发剂和光固化剂复配，在上述溶剂中形成导电油墨，本发明提供的导电油墨能够在光照的条件下固化形成导电涂层，同时在光固化的过程中溶剂逃逸进行造孔，得到多孔结构的导电涂层，从而能够用于固定还原酶，还原酶在多孔结构的导电涂层的孔结构中附着性好，稳定性高，能用于还原酶参与的电化学反应中；同时本发明通过光固化得到的多孔导电涂层还具有导电性能优异的特点。最后，本发明提供的导电油墨中的溶剂含有二甲苯和醋酸丁酯，能够避免导电油墨产生泡沫，因此不需要额外添加消泡剂，节省了导电油墨的成本，适宜工业化应用。

21、本发明提供了一种固定酶导电电极的制备方法，包括以下步骤：将上述技术方案所述的光固化碳基导电油墨或上述技术方案所述的制备方法制备得到的光固化碳基导电油墨布设在导电基底的表面，在紫外光照射的条件下进行光固化，在导电基底表面得到多孔导电涂层；将含有还原酶的溶液布设在多孔导电涂层上，得到固定酶导电电极。本发明采用简单的光固化的方法在导电基底表面形成多孔导电涂层，利用多孔导电涂层的孔结构负载还原酶，从而制备得到固定酶导电电极，具有教导的生物相容性，能够应用于还原酶参与的电化学反应中。

22、进一步的，所述光固化碳基导电油墨的布设方式包括丝印法。本发明通过使用上述技术方案所述的光固化碳基导电油墨或上述技术方案所述的制备方法制备得到的光固化碳基导电油墨能够通过丝印法负载在导电基底的表面，制备工序简单，生产效率高，成本低，适用于大量生产。

技术特征：

1.一种光固化碳基导电油墨，其特征在于，包括以下质量份数的组分：

2.根据权利要求1所述的光固化碳基导电油墨，其特征在于，所述光引发剂包括羟基环己烷苯酮和/或2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦。

3.根据权利要求1或2所述的光固化碳基导电油墨，其特征在于，所述光固化剂为n-丙烯酰吗啉的乙醇溶液，所述n-丙烯酰吗啉的乙醇溶液中n-丙烯酰吗啉的质量含量为75％。

4.根据权利要求1所述的光固化碳基导电油墨，其特征在于，所述导电碳材料包括导电炭黑、膨胀石墨、氧化石墨烯和碳纳米管中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的光固化碳基导电油墨，其特征在于，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、羧基化碳纳米管、羟基化碳纳米管和氨基化碳纳米管中的一种或多种。

6.权利要求1～5任一项所述的光固化碳基导电油墨的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.一种固定酶导电电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述光固化碳基导电油墨的布设方式包括滴涂法、喷涂法、刮涂法、丝印法或转印法；

9.权利要求7或8所述的制备方法制备得到的固定酶导电电极，其特征在于，包括导电基底，设置于所述导电基底表面的多孔导电涂层，以及负载于所述多孔导电涂层孔结构中的还原酶。

10.权利要求9所述的固定酶导电电极在还原酶参与的电化学反应中的应用。

技术总结
本发明属于导电油墨技术领域，具体涉及光固化碳基导电油墨及其制备方法、固定酶导电电极及其制备方法和应用。本发明提供的光固化碳基导电油墨，包括导电碳材料45～55份，光引发剂2～6份，光固化剂30～40份，二甲苯490～500份，醋酸丁酯260～270份，第三有机溶剂60～70份；所述第三有机溶剂为乙酸乙酯、乙醇、乙二醇和异丙醇中的一种或多种。本发明在光固化的过程能够得到多孔结构的导电涂层，固定还原酶后用于还原酶参与的电化学反应；同时本发明通过光固化得到的多孔导电涂层具有附着性好、稳定性高、导电性能优异的特点。最后，本发明提供的导电油墨不需要额外添加消泡剂，节省了导电油墨的成本，适宜工业化应用。

技术研发人员：杨乐
受保护的技术使用者：深圳津合生物有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16