镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器及其制备方法，该葡萄糖传感器包括电极、尼龙6纳米纤维膜，尼龙6纳米纤维膜上负载有纳米镍，并通过固定部件固定于电极上。制备方法包括：尼龙6纳米纤维膜的制备、镀镍尼龙6纳米纤维膜的制备、电极的处理及镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备等步骤。本发明提供的一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器，灵敏度高达3.8mAcm-2M-1，检测线性范围为0.1~15.2mM，检测限为3.2×10-5M（S/N=3）。此外，制备工艺简单，加工重复性好，有较好的商业应用前景。
【专利说明】镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电化学传感器领域，具体涉及一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]葡萄糖的检测和在线监测一直广泛应用于临床医学、食品工业及生物技术等领域，其中电化学葡萄糖传感器作为一种重要的葡萄糖检测方法，具有灵敏度高、选择性好、快速、简便等特点。电化学葡萄糖传感器按是否基于酶的作用而分为:酶基葡萄糖传感器和无酶葡萄糖传感器。虽然酶基葡萄糖传感器在检测和监测过程中具有很好的选择性和灵敏度，但酶作为一种生物大分子极其容易受到外界环境，如:PH、温度、湿度、有机化合物的影响而失活。此外，酶在载体上的固定过程又是不确定的，这进一步限制了酶基葡萄糖传感器的应用。
[0003]无酶葡萄糖传感器抛弃了生物分子而采用同样具有催化效果的活性物质来实现对响应底物的催化氧化。根据电化学检测方法的不同，可以将无酶葡萄糖传感器分为电位式、伏安法和电流型无酶葡萄糖传感器，其中电流型的无酶葡萄糖传感器研究得较多。现今电流型无酶葡萄糖传感器主要采用各种金属(Au、Pt、Cu、Ni等)，金属氧化物(NiO、MnO2>CoO、CuxO等)及合金纳米颗粒(Pt-Pb、Pt-Au> Ni_Pb、Pt-Ru等)作为修饰物对葡萄糖进行电催化。其中，镍纳米颗粒对葡萄糖具有很好的催化效果，已经被广泛应用于设计各种无酶葡萄糖传感器。但是这些纳米颗粒在制备过程中容易发生团聚，极大地危害了其催化性能，进而一些纳米颗粒的载体被引入电流型无酶葡萄糖传感器，以使纳米颗粒可以均匀地分布在载体上，常用的载体包括石墨烯、碳纳米管、碳纳米纤维、导电高聚物膜等。
[0004]尼龙6是一种机械性能优良的高聚物，以其静电纺丝制备的尼龙6纳米纤维膜具有很强的拉伸断裂强度，且尼龙6纳米纤维的直径很小，只有10(T200nm，具有极大的比表面积，是固定纳米颗粒的理想载体。
[0005]现有的电流型无酶葡萄糖传感器存在灵敏度低、线性范围窄、检出限过高等问题，且在制备纳米颗粒的过程中，操作繁琐，纳米颗粒的固定量也有限，电极修饰过程复杂等缺陷造成工业生产的困难。
【发明内容】
[0006]针对上述问题，本发明根据镍纳米颗粒和尼龙6纳米纤维膜的优点，采用磁控溅射技术，将尼龙6纳米纤维膜表面均匀负载有纳米镍，再将镀镍尼龙6纳米纤维膜固定在电极表面制成葡萄糖传感器，得到的镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器响应灵敏、线性范围宽。
[0007]本发明的目的之一在于提供一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器，包括电极、尼龙6纳米纤维膜，尼龙6纳米纤维膜上负载有纳米镍，并通过固定部件固定于电极上。[0008]所述电极为裸玻碳电极。
[0009]所述固定部件为O型橡皮圈、铜丝、铁丝或细绳。
[0010]本发明的另一目的在于提供一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备方法，如图1所示，包括如下操作步骤:
(1)尼龙6纳米纤维膜的制备
配制尼龙6质量分数为10-15%的甲酸溶液，经过磁力搅拌和超声后使其充分溶解；将得到的溶液进行静电纺丝，用表面覆盖铝箔的滚筒收集，得到尼龙6纳米纤维膜；
(2)镀镍尼龙6纳米纤维膜的制备
以流速20mL/min的高纯氩(纯度达99.99%)作为保护气体，采用一个配备有高纯镍靶(纯度达99.99%)的高真空磁控溅射装置给尼龙6纳米纤维膜的正反两面镀镍，靶基距控制在 BOmm ；
(3)电极的处理
将电极在抛光布上依次通过1.0,0.3和0.05 Mm的氧化铝糊打磨至镜面，再用去离子水冲洗；再将电极放入无水乙醇中超声3分钟去除粘附在电极表面的氧化铝粉末；最后将电极在氮气中干燥；
(4)镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备
用固定部件将镀镍纳米纤维膜固定在步骤(3)处理后的电极上；再分别滴加IOPL的离子液体和IOPL的Nafion溶液；最后在氮气中室温下干燥，即得镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器。离子液体优异的导电性可以提高电极的响应灵敏度，Nafion溶液可以起到固定离子液体和抗干扰的作用。
[0011]操作步骤(4)中，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
[0012]本发明提供的一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器，利用尼龙6纳米纤维膜较大的比表面积，增加镍催化葡萄糖氧化反应的表面效应，催化性能高，灵敏度高达
3.SmAcnT2M-1,检测线性范围为0. 15.2mM，检测限为3.2X IO^5M (S/N=3)。此外，制备该镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的工艺简单，加工重复性好，有较好的商业应用前
旦
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明中镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备方法的操作步骤示意图；
图2是本发明的镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的计时安培滴定曲线图；
图3是本发明的镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的电流-浓度响应曲线图； 其中，1:电极；2:镀镍尼龙6纳米纤维膜；3:固定部件；4:离子液体；5 =Nafion溶液。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图给出本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。本【技术领域】的技术人员在本发明基础上做的同等替代或变换均在本发明的保护范围之内。
[0015]实施例1镀镍尼龙6纳米纤维膜的制备称取尼龙6纳米颗粒2.6g加入到20mL甲酸中，经过磁力搅拌8小时，再超声20分钟，将得到的溶液倒入一个20mL的注射针筒内，再将针筒固定在一个可调速的注射泵上进行静电纺丝，给针尖加上一个15kV的高压，工作距离(针尖与滚筒间距离)控制在10cm，推进速度设置为0.5mL/h，采用表面覆盖铝箔的直径25cm转速50转/分的滚筒作为收集装置，在铝箔上收集尼龙6纳米纤维膜。
[0016]以流速20mL/min的高纯氩(纯度达99.99%)作为保护气体，采用一个配备有高纯镍靶(纯度达99.99%)的高真空磁控溅射装置给尼龙6纳米纤维膜的正反两面镀镍，靶基距控制在60mm。其它参数分别设置为:沉积时间30s，溅射功率40W，总压强0.5Pa。
[0017]实施例2镀镍尼龙6纳米纤维膜的制备
称取尼龙6纳米颗粒3.1g加入到20mL甲酸中，经过磁力搅拌8小时，再超声20分钟，将得到的溶液倒入一个20mL的注射针筒内，再将针筒固定在一个可调速的注射泵上进行静电纺丝，给针尖加上一个15kV的高压，工作距离(针尖与滚筒间距离)控制在10cm，推进速度设置为0.5mL/h,采用一个表面覆盖一层铝箔的直径25cm转速50转/分的滚筒作为收集装置，在铝箔上收集尼龙6纳米纤维膜。
[0018]以流速20mL/min的高纯氩(纯度达99.99%)作为保护气体，采用一个配备有高纯镍靶(纯度达99.99%)的高真空磁控溅射装置给尼龙6纳米纤维膜的正反两面镀镍，靶基距控制在60mm。其它参数分别设置为:沉积时间60s，溅射功率40W，总压强0.5Pa。
[0019]实施例3镀镍尼龙6纳米纤维膜的制备
称取尼龙6纳米颗粒4g加入到20mL甲酸中，经过磁力搅拌8小时，再超声20分钟，将得到的溶液倒入一个20mL的注射针筒内，再将针筒固定在一个可调速的注射泵上进行静电纺丝，给针尖加上一个15kV的高压，工作距离(针尖与滚筒间距离)控制在10cm，推进速度设置为0.5mL/h,采用一个表面覆盖一层铝箔的直径25cm转速50转/分的滚筒作为收集装置，在铝箔上收集尼龙6纳米纤维膜。
[0020]以流速20mL/min的高纯氩(纯度达99.99%)作为保护气体，采用一个配备有高纯镍靶(纯度达99.99%)的高真空磁控溅射装置给尼龙6纳米纤维膜的正反两面镀镍，靶基距控制在60mm。其它参数分别设置为:沉积时间90s，溅射功率40W，总压强0.5Pa。
[0021]实施例4镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备
将裸玻碳电极在抛光布上依次通过1.0,0.3和0.05 Mm的氧化铝糊打磨至镜面，再用去离子水冲洗；将裸玻碳电极放入无水乙醇中超声3分钟，以去除粘附在电极表面的氧化铝粉末；将裸玻碳电极在氮气中干燥。然后，用一个O型橡皮圈将镀镍纳米纤维膜固定在处理后的裸玻碳电极上,分别滴加IOPL的1- 丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和IOPL的Nafion溶液，最后在氮气中室温下干燥，即制得镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器。
[0022]实施例5传感性能检测
采用计时安培技术测试其传感性能:在25土 1°C下，以pH=7.0的磷酸盐溶液作为缓冲液，工作电压+0.40V, Ag/AgCl电极作参比电极，本发明实施例4制备的镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器为工作电极，可以得出该葡萄糖传感器的检测线性范围(如图2和图3所示)为0.fl5.2mM，灵敏度为3.SmAcmlf1，响应时间为2s，检测限为3.2X 10-5Μ CS/N=3)。
【权利要求】
1.一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器，包括电极、尼龙6纳米纤维膜，其特征在于，尼龙6纳米纤维膜上负载有纳米镍，并通过固定部件固定于电极上。
2.根据权利要求1所述的一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器，其特征在于，所述电极为裸玻碳电极。
3.根据权利要求1所述的一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器，其特征在于，所述固定部件为O型橡皮圈、铜丝、铁丝或细绳。
4.基于权利要求1~3任一项所述的一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤: (1)尼龙6纳米纤维膜的制备 配制尼龙6质量分数为10-15%的甲酸溶液，经过磁力搅拌和超声后使其充分溶解；将得到的溶液进行静电纺丝，用表面覆盖铝箔的滚筒收集，得到尼龙6纳米纤维膜； (2)镀镍尼龙6纳米纤维膜的制备 以流速20mL/min的高纯氩作为保护气体，采用一个配备有高纯镍靶的高真空磁控溅射装置给尼龙6纳米纤维膜的正反两面镀镍，靶基距控制在60mm ； (3)电极的处理 将电极在抛光布上依次通过1.0,0.3和0.05 Mm的氧化铝糊打磨至镜面，再用去离子水冲洗；再将电极放入无水乙醇中超声3分钟去除粘附在电极表面的氧化铝粉末；最后将电极在氮气中干燥； (4)镀镍尼龙6纳米纤 维膜无酶葡萄糖传感器的制备 用固定部件将镀镍纳米纤维膜固定在步骤(3)处理后的电极上；再分别滴加IOPL的离子液体和IOPL的Nafion溶液；最后在氮气中室温下干燥，即得镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器。
5.根据权利要求4所述的一种镀镍尼龙6纳米纤维膜无酶葡萄糖传感器的制备方法，其特征在于，操作步骤(4)中，所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。
【文档编号】G01N27/30GK103868967SQ201410112048
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】魏取福, 李大伟, 丁雷, 杨洁, 蔡以兵 申请人:江南大学