一种血糖检测用铂纳米网的制备方法及其应用与流程

本发明涉及阳极氧化，尤其是涉及一种血糖检测用铂纳米网的制备方法及其应用。

背景技术：

1、糖尿病是一种严重危害人类健康的全球性慢性疾病。研究显示，在过去十几年里糖尿病患者的数量和患病率一直在快速增长，增幅达到56％。预计到2045年，我国糖尿病患者人数可能会增加到1.75亿。目前全世界约有1/10的成年人患有糖尿病，总数约为5.37亿人。糖尿病及由糖尿病所引起的并发症给患者自身和国家医疗体系带来巨大的负担，如何对糖尿病进行科学的管理和有效的治疗，是当今社会急需解决的重要问题。

2、研究表明，对人体血糖浓度进行有效管理和及时的胰岛素干预可以在很大程度上减少糖尿病及并发症对人体造成的伤害。因此，开发合适的技术来对血糖浓度进行实时监测，成为解决问题的关键。目前检测血糖浓度所使用的方法主要为生物电极法，具体可分为有酶生物电极和无酶生物电极。以有酶生物电极为例，在进行酶担载之前通常会在电极的导电层上制作导电颗粒层或纳米结构金属层，从而来增强电子的直接传输，增加酶的锚点并改善膜层的结合力。对于无酶生物电极来说，构建合适的铂纳米结构，可以实现葡萄糖的无酶催化，从而进行高灵敏度的血糖检测。由此可见，开发合适的技术来构建各种铂纳米结构，对高品质葡萄糖生物电极的制备具有重要意义。

3、目前已有研究报道通过铝的阳极氧化过程制备了多孔阳极氧化铝，并以多孔阳极氧化铝为模板制备了各种不同材料的纳米阵列结构，该方法目前主要存在以下问题：经阳极氧化过程制备的多孔阳极氧化铝模板虽然主要是无定形结构，但其内层由纯氧化铝所构成，具有极好的化学稳定性，其作为中间模板材料难以被完全去除，通常会有部分模板残留在目标功能材料上，氧化铝虽然不会产生急性毒性反应，但其在长期接触中会对皮肤产生刺激性，尤其是在皮下体内应用时可能会存在潜在的安全隐患。在目前已有的电解液体系中，所制备的多孔阳极氧化铝模板作为中间模板材料，通常难以被完全去除掉。

技术实现思路

1、本发明为了解决传统多孔阳极氧化铝模板法制备金属纳米结构的过程中，多孔阳极氧化铝模板材料难以被完全去除，通常会有部分模板残留在目标功能材料上形成杂质等问题，开发了新的电解液体系来制备易于去除的多孔阳极氧化铝模板，提供一种操作方便、工艺简单、可靠性佳、重复性好的血糖检测用铂纳米网的制备方法及其应用。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，包括以下步骤：

4、s1、将铝片作为阳极，石墨板作为阴极，在抛光液中进行恒定电压的电化学抛光处理，得到抛光后的铝片；

5、s2、将步骤s1中所得铝片作为阳极，石墨板作为阴极，在2～5℃的电解液中进行一次阳极氧化，之后放入磷酸和铬酸混合溶液中浸泡35～45min，经去离子水清洗后得到表面具有特定凹痕的铝片，阳极氧化过程是孔洞的自组织有序化过程，一次阳极氧化所制备的多孔阳极氧化铝模板，其表面孔洞是无序的，但是底部孔洞是有序的，通过使用磷酸和铬酸混合溶液去除一次阳极氧化形成的多孔阳极氧化铝模板后，会在剩下的铝基底表面留下排列有序的凹痕(对应一次阳极氧化形成多孔阳极氧化铝模板的底部有序孔洞)，在此基础上进行二次阳极氧化，所得到的多孔阳极氧化铝模板表面和背面的孔洞有序度都较高；

6、s3、将步骤s2中所得铝片作为阳极，石墨板作为阴极，在2～5℃的电解液中进行二次阳极氧化，经去离子水清洗后得到多孔阳极氧化铝模板；

7、s4、在步骤s3中所得多孔阳极氧化铝模板中电沉积铂，再经浓度为2.5～3.5mol/l的氢氧化钠溶液于25～30℃的温度下，浸泡4～6h去除多孔阳极氧化铝模板后，得到由铂纳米线组成的可用于血糖检测的铂纳米网。

8、优选的，所述步骤s2和步骤s3中的电解液是由浓度0.2～0.3mol/l的硝酸水溶液、浓度0.2～0.3mol/l的硫酸水溶液和浓度0.1～0.2mol/l的磷酸水溶液按照体积比0.05～0.09:0.05～0.09:0.9～1混合后，再添加0.01～0.015mol/l的草酸铝配制而成。

9、优选的，所述步骤s1中进行电化学抛光的电压为21～23v，抛光时间为5～10min；所述抛光液是体积比为0.35～0.55:1的高氯酸和乙醇的混合溶液，所述抛光液的温度为-2～8℃。

10、优选的，所述步骤s1中铝片的纯度≥99.99％。

11、优选的，所述步骤s2中一次阳极氧化的电压为57～92v，时间为12～24h；所述步骤s3中二次阳极氧化的电压为57～92v，时间为6～12h。

12、优选的，所述步骤s2中磷酸和铬酸混合溶液中磷酸和三氧化铬所占的重量百分比分别为7～8％和1.8～6％，溶液温度为50～60℃。

13、优选的，所述步骤s4中电沉积铂所使用的铂纯度≥99.99％，电沉积溶液为磷酸二氢钾(0.5～1g/l)、氯铂酸钾(3～5g/l)和硼酸(30～50g/l)的混合水溶液，交流有效电压为5～15v，电沉积时间为30～60min，交流电压频率为40～50hz。

14、优选的，所述步骤s4中组成铂纳米网的铂纳米线，其平均直径约为50～80nm。

15、如上所述的制备方法制得的铂纳米网在有酶/无酶葡萄糖传感器或生物电极的应用。

16、本发明相对于现有技术，有以下优点：

17、1、本申请提供的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，通过以经过抛光后的铝片为阳极，进行两次阳极氧化，使用以硝酸、硫酸、磷酸、草酸铝混合水溶液作为电解液，制备了易于去除无残留的多孔阳极氧化铝模板，之后在多孔阳极氧化铝模板中电沉积铂，随后放入氢氧化钠水溶液中进行浸泡，经去离子水清洗后得到可用于血糖检测的铂纳米网，该新型电解液体系所制备的多孔阳极氧化铝模板孔洞高度有序，并且极易去除无残留，是一种理想的中间模板材料，具有操作方便、工艺简单、可靠性佳、重复性好等优点，适合批量化生产制备用于血糖检测的铂纳米网，且更易于完全去除。

18、2、本发明通过对阳极氧化条件进行简单调节即可对用于血糖检测的铂纳米网的微观结构进行调节，可控性好，适用范围广、成本低廉、重复性好。

技术特征：

1.一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s2和步骤s3中的电解液是由浓度0.2～0.3mol/l的硝酸水溶液、浓度0.2～0.3mol/l的硫酸水溶液和浓度0.1～0.2mol/l的磷酸水溶液按照体积比0.05～0.09:0.05～0.09:0.9～1混合后，再添加0.01～0.015mol/l的草酸铝配制而成。

3.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中进行电化学抛光的电压为21～23v，抛光时间为5～10min；所述抛光液是体积比为0.35～0.55:1的高氯酸和乙醇的混合溶液，所述抛光液的温度为-2～8℃。

4.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中铝片的纯度≥99.99％。

5.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中一次阳极氧化的电压为57～92v，时间为12～24h；所述步骤s3中二次阳极氧化的电压为57～92v，时间为6～12h。

6.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中磷酸和铬酸混合溶液中磷酸和三氧化铬所占的重量百分比分别为7～8％和1.8～6％，溶液温度为50～60℃。

7.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中电沉积铂所使用的铂纯度≥99.99％，电沉积溶液为磷酸二氢钾(0.5～1g/l)、氯铂酸钾(3～5g/l)和硼酸(30～50g/l)的混合水溶液，交流有效电压为5～15v，电沉积时间为30～60min，交流电压频率为40～50hz。

8.根据权利要求1所述的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法，其特征在于：所述步骤s4中组成铂纳米网的铂纳米线，其平均直径约为50～80nm。

9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制得的铂纳米网在有酶/无酶葡萄糖传感器或生物电极的应用。

技术总结本申请提供的一种血糖检测用铂纳米网的制备方法及其应用，通过以经过抛光预处理后的铝片作为阳极，进行两次阳极氧化，使用以硝酸、硫酸、草酸铝的混合水溶液作为电解液，制备了易于去除的多孔阳极氧化铝模板，之后在多孔阳极氧化铝模板中电沉积铂，随后放入氢氧化钠水溶液中进行浸泡，经去离子水清洗后得到可用于血糖检测的铂纳米网，该电解液体系所制备的多孔阳极氧化铝模板生长速度快，孔洞有序，并且极易去除无残留，是一种理想的中间模板材料，具有操作方便、工艺简单、可靠性佳、重复性好等优点。技术研发人员：徐立受保护的技术使用者：天键医疗科技（广东）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30