导电聚合物薄膜基电化学传感器及其制备方法与流程

本发明涉及一种导电聚合物薄膜基电化学传感器及其制备方法，特别是一种对生命干扰物及有机酚污染物等电化学增强响应的电化学传感器及其制备方法，属于电化学传感器制备领域。

背景技术：

多巴胺(da)最重要的儿茶酚胺之一，在运行的中枢神经、肾脏、内分泌和心血管系统中承担非常重要的调节作用。实现对多巴胺的高效检测对神经系统疾病如精神分裂症、帕金森病、阿尔茨海默病和艾滋病的诊断、监测、预防和治疗方面具有重要意义。da在人体血液中的正常浓度在10^-8至10^-6mol/l范围内，但在实际治疗过程中帕金森患者的血液中da的浓度低于10^-10mol/l，对于da的超灵敏检测是一个极大的挑战。因此，人们一直致力对多巴胺新型电化学传感器与生物传感器的开发。

酚类物质因其毒性高和难降解的特点一直被列为环境重度污染物，然而一些酚类物质也是工业发展中不可或缺的重要原料。社会经济和工业的快速发展都不可避免地需要大量使用酚类物质，然而我国工业发展现阶段原料利用率不高，三废处理不过关的基本国情导致酚类污染物含量急剧上升。酚类物质通过土壤和水源及生态循环进入人体后，对人体内分泌系统，神经系统与免疫系统具有严重毒性。

pedot:pss导电聚合物溶液在实现大规模生产的同时，在抗静电涂料、导电涂料、光伏器件、有机电热装置、有机发光二极管、电化学传感器、印刷电路板的制造等方面也有着大量应用。除此之外，pedot:pss导电聚合物溶液具备良好的经济适用性成为目前发展最好的电子导电聚合物。在导电聚合物溶液中pedot作为带正电荷的导电分子，pss作为掺杂剂和稳定剂存在，导电聚合物的电催化活性因pss的限制而相对较低。pss的存在保证了pedot溶液可加工性能，拓宽其应用范围的同时阻碍了pedot内部导电网络的构建降低了电子传输的效率。因此，利用相分离技术除去导电溶液中的绝缘成分对于提高其电导率进一步提升其电催化活性是实验中的常用方法。pedot:pss在电化学检测中可被用作电化学活性成分实现对等一系列物质的高效检测。利用pedot:pss导电聚合物对于不同工作电极进行修饰可实现对h2o2、维生素、多巴胺、邻苯二酚、葡萄糖等一系列物质的有效检测。

环糊精(cd)拥有疏水内腔和亲水性表面的环状分子，具备出众的超分子识别能力，能与各种客体分子形成稳定的主客体络合物。而β-cd原料环保、廉价、水溶的特性也进一步促进其在药物缓释系统，电化学检测和食品添加剂等方面的应用。应用于电化学检测时，其空腔结构特有的主客体的识别作用有助于实现对待测物的高效，针对性的吸附，进一步提升检测器的灵敏度和选择性。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的玻碳电极抛光活化操作繁琐、步骤繁多、检测灵敏度低及ito玻璃电极价格昂贵等不足，提供了一种导电聚合物薄膜基电化学传感器及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：本发明所述的导电聚合物薄膜基电化学传感器及其制备方法，将pedot:pss制成薄膜，强酸处理增强其导电性后，浸涂于环糊精的溶液中，取出干燥后即成。

优选地，利用旋涂技术将pedot:pss涂覆于玻璃表面制成所述的薄膜。

优选地，强酸采用浓硫酸，处理温度为110～130℃，处理时间为12～18min。

优选地，浸涂时间为5～60s；环糊精为α、β、γ中任意的一种；环糊精浓度为0.0002-0.02g/ml。

优选地，干燥温度为100～160℃。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)导电聚合物薄膜基电化学传感器，可有效加快响应时间，提高电催化检测性。且合成步骤简单，高效，灵敏，在生命和环境检测领域里具有重要的推广、应用价值。构建方法贴近绿色化学的要求，且操作简单，易于控制，有利于实际应用。

(2)该方法制备的电化学传感器可以有效弥补传统玻碳电极抛光处理时繁琐的步骤，可以减低成本，取代ito导电玻璃电极。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明制备的导电聚合物薄膜基电化学传感器制备过程示意图。

图2是本发明实施例1～4中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的循环伏安曲线。

图3是是本发明实施例1～4中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对邻苯二酚的循环伏安曲线。

图4是本发明实施例2中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的i-t曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明，本实施例在以本发明技术方案前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明所述的导电聚合物薄膜基电化学传感器的构建方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、利用旋涂技术将pedot:pss涂覆于玻璃表面；

步骤2、将强酸滴在步骤1获得的薄膜上，在110～130℃热台上加热12～18分钟，用去离子水洗涤获得导电性增强薄膜，在110～130℃热台上干燥；

步骤3、将酸热处理后的薄膜浸渍于不同浓度的α、β或γ环糊精溶液，浓度为0.0002-0.02g/ml，浸入时间为5～60s。在100～160℃下烘干后，即可获得cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)；

步骤4、利用电化学测试技术进行检测。

实施例1

第一步，pedot:pss导电薄膜的制备；

先将载玻片进行切割，获得尺寸为1.2×1.2cm²的玻璃基片。使用前用洗涤剂，去离子水，乙醇依次超声洗涤0.5h，并重复洗涤三次，然后浸泡保存于乙醇中备用。取70μlpedot:pss在转速为3000rpm下在玻璃基片上旋涂制备pedot:pss薄膜，将薄膜静置于室温下干燥约5min。

第二步、csa-t-pedot:pss导电薄膜的制备

在第一步干燥pedot:pss薄膜上均匀滴涂浓h2so4100μl，于120℃热台上加热约15min。随后将薄膜在去离子水中洗涤两次除去pedot:pss薄膜中部分绝缘pss，在120℃下烘干获得高导电的酸处理薄膜(csa-t-pedot:pss)。

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.002g/ml的β-cd溶液中约40s。在120℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、在120℃热台上干燥后即得到电化学传感器。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的循环伏安曲线如图2所示。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对邻苯二酚的循环伏安曲线如图3所示。

实施例2

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.01g/ml的β-cd溶液中约40s。在120℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的循环伏安曲线如图2所示。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对邻苯二酚的循环伏安曲线如图3所示。

图4是实施例2中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的i-t曲线。

实施例3

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.006g/ml的β-cd溶液中约40s。在120℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的循环伏安曲线如图2所示。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对邻苯二酚的循环伏安曲线如图3所示。

实施例4

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.008g/ml的β-cd溶液中约40s。在120℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对多巴胺的循环伏安曲线如图2所示。

本实施例中构建的导电聚合物薄膜基电化学传感器对邻苯二酚的循环伏安曲线如图3所示。

实施例5

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.0002g/ml的β-cd溶液中约60s。在120℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

实施例6

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.02g/ml的β-cd溶液中约5s。在100℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

实施例7

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.004g/ml的β-cd溶液中约50s。在100℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

实施例8

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.009g/ml的β-cd溶液中约30s。在160℃下烘干获得β-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

实施例9

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.004g/ml的β-cd溶液中约40s。在120℃下烘干获得α-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。

实施例10

第一至二步，同实施例1中的步骤1至2；

第三步、将第二步热处理后的薄膜浸渍于浓度为0.004g/ml的β-cd溶液中约40s。在120℃下烘干获得γ-cd功能化的高导电酸处理薄膜(cd-f-csa-pedot:pss)。

第四步、同实施例1中的步骤4。