專利名稱：一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及葡萄糖檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
葡萄糖的探測技術(shù)是一種與人類生活密切相關(guān)的探測技術(shù)，在生物技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)和食品分析等方面都具有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的葡萄糖傳感器大多是采用氧化酶電極作為識別及信號轉(zhuǎn)換器件。然而，由于酶的活性容易受到時間、溫度、PH值、濕度以及化合物的毒化作用的影響，使得此類葡萄糖傳感器的發(fā)展受到限制。因此人們開始研究無酶結(jié)構(gòu)的葡萄糖傳感器。此類傳感器穩(wěn)定性好、制作工藝簡單、重復(fù)性高并且成本低廉，更為可貴的是它不易受溶液中氧濃度的影響。以上的優(yōu)點(diǎn)使得無酶結(jié)構(gòu)的電化學(xué)葡萄糖傳感器的研究得到了廣泛關(guān)注。無酶結(jié)構(gòu)的電化學(xué)葡萄糖傳感器的制作關(guān)鍵是電極材料的制備。目前電極材料主要集中在金屬、金屬的合金化合物以及金屬氧化物等材料。例如Pt電極、Pt-H3合金以及CuO電極等。然而，這些電極材料的表面容易受到抗壞血酸(AA)、尿酸(UA)以及四乙基環(huán)己烷(AP)等干擾物的毒化；此外，還容易被檢測溶液所腐蝕，影響了該傳感器的進(jìn)一步的發(fā)展。因此，發(fā)展一種高選擇性、高靈敏度且不受干擾物影響的電化學(xué)葡萄糖傳感器的電極材料顯得尤為迫切。近年來，碳納米管(CNTs)、過度金屬納米顆粒(NPs)以及納米線(NWs)等納米材料因其尺度小、比表面積大以及化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn)得到了廣泛的研究，并在光、電、磁及生物化學(xué)傳感器方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用。關(guān)于金屬修飾碳納米管、金屬修飾碳納米帶等作為葡萄糖傳感器都有所報道，然而，此類傳感器無法同集成電路相兼容，而硅納米材料可以同集成電路工藝很好的兼容。盡管有文獻(xiàn)報道用Au、Mg修飾硅納米線(SiNWs)作為葡萄糖的探測材料，而通過無電共沉積技術(shù)在硅納米線表面修飾鈀鎳制作高靈敏度、高選擇性且不受干擾物影響的葡萄糖傳感器還鮮有專利文獻(xiàn)報道。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷，提供了一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器及其制備方法和應(yīng)用，具有高靈敏度、高選擇性、抗干擾性好。以硅材料為基礎(chǔ)，制備工藝簡單，同集成電路工藝可以兼容。在無酶葡萄糖制作領(lǐng)域具有潛在優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器，包括硅襯底材料、基底 SiNWs陣列材料層、金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層、銅導(dǎo)線及環(huán)氧樹脂保護(hù)層。所述基底SiNWs 陣列材料是生長在硅襯底材料上，金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層設(shè)置在基底SiNWs陣列材料層上，所述銅導(dǎo)線設(shè)置在金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層上，環(huán)氧樹脂保護(hù)層包裹在銅導(dǎo)線和金屬 Pd-Ni納米顆粒鍍層接觸部分。本發(fā)明還提供一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟
步驟一以硅片作為生長SiNWs陣列的硅襯底材料，采用化學(xué)濕法刻蝕生長制得基底 SiNWs陣列材料層。其中，硅片為P-雙面拋光硅；采用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗硅片后，用硝酸銀溶液和氫氟酸溶液混合作為SiNWs的刻蝕溶液，室溫下刻蝕40 60min，得到的SiNWs陣列中硅納米線的長度為5(Γ100 μ M0步驟二 在所述基底SiNWs陣列材料層上設(shè)置金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層，采用無電電鍍技術(shù)修飾金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層，制得Pd-Ni/SiNWs陣列材料。具體是指將步驟一得到的SiNWs陣列材料置于0. 00Γ0. 003mg/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中浸泡40s 60s ； 再置于PH值為8. 5^9. 5的無電鍍液中，在8(T85°C溫度下，無電電鍍15 30min。其中，所述無電鍍液的組成為=PdCl2 100 200mg/L，NiSO4 1 2mol/L，硫酸銨0. 5 1. 5 mol/L，次亞磷酸鈉廣2 mol/L，檸檬酸鈉0. 2 0. 5 mol/L，丁二酸鈉0. 2 0. 5 mol/L。步驟三將所述Pd-Ni/SiNWs陣列材料在氮?dú)? )氣氛保護(hù)下進(jìn)行快速熱退火處理 5mirTl0min，退火溫度為 30(T40(TC ；
步驟四將銅導(dǎo)線用銀漿粘接在Pd-Ni/SiNWs陣列材料表面并與金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層連接制成Pd-Ni/SiNWs陣列電極，置于干燥箱中于5(T80°C溫度下烘干廣2小時；
步驟五將所述銅導(dǎo)線與金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層連接處的銀漿用環(huán)氧樹脂包裹，并于5(T10(TC烘箱中烘干8 12小時，制備得到所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器。本發(fā)明中所用的硅片為P-雙面拋光硅，即P-雙面拋光(100)硅。其中，所述步驟一中采用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗硅片后，用20 mlT35 mM硝酸銀溶液和質(zhì)量百分含量為10% 20%氫氟酸溶液混合作為SiNWs的刻蝕溶液，室溫下刻蝕4(T60min，得到SiNWs陣列中硅納米線的長度為 50 100 μ M0本發(fā)明還提供一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器在檢測葡萄糖含量中的應(yīng)用，是以Pd-Ni/SiNWs陣列材料作為堿性環(huán)境下葡萄糖氧化的催化劑，利用氧化產(chǎn)生的電流來檢測葡萄糖的含量。本發(fā)明采用微電子加工技術(shù)，以硅基為基礎(chǔ)，制備出具有高的比表面積的SiNWs 陣列，作為本發(fā)明Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的檢測電極載體材料，在其上無電鍍Pd、Ni納米顆粒，制備得到Pd-Ni/SiNWs陣列。這種Pd-Ni/SiNWs陣列對堿性溶液中的葡萄糖進(jìn)行催化氧化，產(chǎn)生電流。屬于電流型葡萄糖傳感器，可用于檢測堿性環(huán)境下的葡萄糖濃度的變化。本發(fā)明采用濕化學(xué)刻蝕生長SiNWs陣列材料，無電鍍方法在硅納米線表面沉積 Pd、Ni納米顆粒。由于SiNWs陣列巨大的比表面積，表面存在大量不飽和的化學(xué)鍵，使得其表面活性相對于體硅大大增強(qiáng)。表面沉積Pd、M納米顆粒后，表面活性進(jìn)一步增強(qiáng)。以 SiNWs作為PcUNi金屬的載體，可用于制備Pd-Ni/SiNWs陣列葡萄糖傳感器。另一方面，經(jīng)快速熱退火(RTA)工藝處理后形成穩(wěn)定Pd-Ni、Ni-Si、Pd-Si合金結(jié)構(gòu)，可以耐酸堿腐蝕，使得Pd-Ni/SiNWs結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。同時，Pd-Ni金屬層可以作為電極的電子的收集層。此外，用環(huán)氧樹脂保護(hù)銅導(dǎo)線與金屬鍍層接觸部分，使得電極引線接觸部分不受溶液腐蝕，延長了電極的使用壽命。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用濕化學(xué)方法制備載體材料SiNWs陣列，制備工藝簡單，操作方便，成本低，并且同集成電路具有很好的兼容性。采用無電鍍技術(shù)在硅SiNWs表面沉積
4Pd-Ni，沉積的金屬顆粒分布均勻、顆粒大小在幾十納米左右。該電鍍工藝技術(shù)成熟、操作簡單，鍍層均勻?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)環(huán)境溫度和電鍍時間來控制鍍層形貌和厚度。采用快速熱退火 (RTA)工藝對Pd-Ni/SiNWs結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，Pd-Ni/SiNWs陣列更加穩(wěn)定。SiNWs結(jié)構(gòu)具有巨大的比表面積，葡萄糖溶液可以充分同納米顆粒催化劑接觸，增大了探測靈敏度。本發(fā)明是國內(nèi)外首次提出的Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器及其制備方法和應(yīng)用，利用Pd-Ni/SiNWs陣列作為葡萄糖探測材料，操作方法簡單，成本低廉、傳感性能優(yōu)良、具有新穎性和創(chuàng)造性。本發(fā)明創(chuàng)新提出的用Pd-Ni修飾的SiNWs陣列材料制備電化學(xué)葡萄糖傳感器的制作方法，彌補(bǔ)本技術(shù)領(lǐng)域的空白。本發(fā)明具有工藝操作簡單、成本低廉、并且同集成電路相兼容等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明創(chuàng)新的Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器，對于葡萄糖具有高的靈敏度和良好的選擇性。本發(fā)明采用無電濕化學(xué)刻蝕方法制備SiNWs材料，采用無電電鍍技術(shù)修飾金屬 Pd-Ni納米顆粒鍍層，制得Pd-Ni/SiNWs陣列材料，制備得到Pd-Ni/SiNWs陣列經(jīng)快速熱退火工藝(RTA)處理，制作電化學(xué)葡萄糖傳感器。本發(fā)明制備的Pd-Ni/SiNWs陣列葡萄糖傳感器基底SiNWs結(jié)構(gòu)體積小、表面積大、活性高，適合于制備各類微型傳感器，同時制備工藝操作同集成電路兼容、操作簡單、成本低、適合大批量生產(chǎn)，并且本發(fā)明制備方法適用于大部分的基底材料的化學(xué)無電鍍修飾，具有廣泛的適用性。本發(fā)明葡萄糖傳感具有很高的靈敏度和抗干擾性。


圖1為SiNWs的SEM照片的頂視圖； 圖2為SiNWs的SEM照片的側(cè)面圖3為Pd-Ni/SiNWs的SEM照片的頂視圖； 圖4為Pd-Ni/SiNWs的SEM照片的局部放大圖； 圖5為Pd-Ni/SiNWs的SEM照片的剖面圖； 圖6為SiNWs和金屬修飾后Pd-Ni/SiNWs的XRD圖譜；
圖7為Pd-Ni/SiNWs催化電極在含有IOmM的葡萄糖和無葡萄糖添加的0. 1MK0H溶液中的循環(huán)伏安測試曲線；
圖8為Pd-Ni/SiNWs陣列電極在連續(xù)添加葡萄糖(濃度0 15mM)的0. 1MK0H溶液中的循環(huán)伏安測試曲線；
圖9為提取正向氧化峰電流值與葡萄糖濃度的關(guān)系曲線； 圖10為本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明。但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局限于以下實(shí)施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點(diǎn)都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護(hù)范圍。如圖10所示，Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器，包括硅襯底材料1，基底SiNWs 陣列材料層2，金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層3，銀漿層4，環(huán)氧樹脂保護(hù)層5，銅導(dǎo)線6?；譙iNWs陣列材料層2設(shè)置在硅襯底材料1上，金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層3設(shè)置在基底SiNWs 陣列材料層2上，Pd-Ni/SiNWs陣列銅導(dǎo)線6通過導(dǎo)電銀漿層4粘在金屬PdNi納米顆粒鍍層3上，并用環(huán)氧樹脂層5保護(hù)銀漿層。本實(shí)施例Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法，具體步驟包括 步驟一以硅襯底材料1作為生長SiNWs陣列的硅襯底材料，采用化學(xué)濕法刻蝕生長制
得基底SiNWs陣列材料層2 ；
步驟二 在所述基底SiNWs陣列材料層2上，設(shè)置金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層3，采用無電電鍍技術(shù)修飾金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層3，制得Pd-Ni/SiNWs陣列材料；
步驟三將步驟二中制得的Pd-Ni/SiNWs陣列材料在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下進(jìn)行快速熱退火處理；
步驟四將銅導(dǎo)線6用銀漿粘接在Pd-Ni/SiNWs陣列材料表面并與金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層3連接制成Pd-Ni/SiNWs陣列電極，置于干燥箱中烘干；
步驟五將所述銅導(dǎo)線6與金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層3連接處的銀漿層4用環(huán)氧樹脂保護(hù)層5包裹，制備得到所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器。實(shí)施例1
1、化學(xué)濕法刻蝕制備硅納米線(SiNWs)材料
(1)選用P型(100)晶向(電阻率廣10 &cm)雙面拋光硅片，切割成0.5X0. 5cm樣片，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗后，放入由35mM/L的硝酸銀(AgNO3)和質(zhì)量百分含量為20%氫氟酸HF組成的混合刻蝕液中，進(jìn)行SiNffs的生長，刻蝕時間約40min。(2)用質(zhì)量百分含量為65%的硝酸溶液洗去經(jīng)刻蝕的SiNWs表面殘留的銀粒子，用大量去離子水清洗SiNWs表面，至于80°C的烘箱中烘干。所制備的SiNWs的表面形貌如圖 1和2所示，圖1所示為SiNWs的SEM頂視圖；圖2所示為SiNWs的SEM剖面圖。SiNWs的直徑大約200nm，長度約50 60 μ m。2、無電鍍技術(shù)在硅納米線表面修飾金屬Pd-Ni，制作Pd-Ni/SiNWs陣列電極
(1)將制備的SiNWs材料放入10mg/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中預(yù)處理40s，增強(qiáng)硅納米線表面活性。再放入采用氨水調(diào)節(jié)PH值為9的無電鍍液中，在82°C的水浴環(huán)境中保持電鍍反應(yīng)30min。上述的無電鍍液的組成為=PdCl2 200mg/L、NiS04 ·6Η20 lmol/L、緩沖劑 (NH4)2SO4硫酸銨0. 5mol/L、十二烷基硫酸鈉0. 001mol/L、還原劑次亞磷酸鈉2 mol/L、檸檬酸鈉 0. 5mol/L0(2)用大量80°C的去離子水清洗經(jīng)電鍍后的SiNWs陣列材料表面，并放入100°C烘箱中烘干。(3)將經(jīng)無電電鍍技術(shù)修飾的SiNWs陣列材料在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行快速熱退火 (RTA)處理，退火溫度350°C，時間5min，制備得到Pd-Ni/SiNWs陣列。圖2是Pd-Ni/SiNWs 陣列的頂視圖，圖4是Pd-Ni/SiNWs陣列頂視圖局部放大圖，圖5是Pd-Ni/SiNWs陣列的剖面圖。由圖5可見，SiNWs表面被大量Pd、Ni晶粒均勻包覆。圖6是Pd、Ni修飾的SiNWs 和未修飾金屬的SiNWs的表面XRD圖譜。未經(jīng)修飾的SiNffs只有明顯Si (004)特征峰，經(jīng) Pd、Ni 修飾后的 Pd-Ni/SiNWs 出現(xiàn)了 Pd (111)、Ni (111)，以及 Pd-Ni (111)合金的特征峰。由于Pd的含量相對較少，所以Pd-Ni (111)特征峰向小角度偏移不大。3、Pd-Ni/SiNWs陣列電極循環(huán)伏安測試用導(dǎo)電銀漿將細(xì)銅絲粘合在Pd-Ni/SiNWs陣列表面，并用環(huán)氧樹脂保護(hù)連接處，于 60°C烘箱中烘干12h。制作Pd-Ni/SiNWs陣列電極，作為電化學(xué)測試的工作電極。采用電化學(xué)工作站LK3200A進(jìn)行循環(huán)伏安測試，采用三電極體系，制備的Pd-Ni/ SiNWs陣列電極作為工作電極，Pt電極作為對電極，Ag/AgCl作為參比電極，電壓掃描范圍-0. 65 0. 4V，掃描背景溶液為IOOml 0. 1MK0H溶液。圖7是Pd-Ni/SiNWs陣列電極在含有IOmM的葡萄糖和不含葡萄糖的0. 1MK0H溶液中掃描的循環(huán)伏安曲線(CV)，掃描速度20mV/S。加入葡萄糖后，CV掃描出現(xiàn)了兩個明顯的氧化峰，分別出現(xiàn)在正向和反向掃描過程中。正向掃描過程中的氧化峰的出現(xiàn)表明葡萄糖的氧化，反向掃描過程中的氧化電流峰是葡萄糖氧化后中間產(chǎn)物的再次氧化以及葡萄糖的氧化共同形成的電流峰。圖8是加入不同濃度的葡萄糖后，Pd-Ni/SiNWs陣列電極在0. 1MK0H溶液中的掃描曲線。葡萄糖濃度的變化范圍從2. 5mM 15 mM?？梢?，隨著葡萄糖含量的增加，氧化電流峰值呈線性增張。圖9是提取正向氧化峰電流值與葡萄糖濃度的關(guān)系曲線。實(shí)施例2
與實(shí)施例1相同的部分不再贅述。1.化學(xué)濕法刻蝕制備硅納米線(SiNWs)材料
(1)選用P型(100)晶向(電阻率1-10 Q-an )雙面拋光硅片，切割成0. 5cmX0. 5cm 樣片，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗后，放入由30mM/L的硝酸銀AgNO3和質(zhì)量百分含量為20%氫氟酸HF組成的混合刻蝕液中，進(jìn)行硅納米線的生長，刻蝕時間50min。(2)用質(zhì)量百分含量為30%的硝酸溶液洗去經(jīng)刻蝕的SiNWs表面殘留的銀顆粒， 并用大量去離子水清洗SiNWs表面，之后置于80°C的烘箱中烘干。所制備的SiNWs直徑約 150nm,長度 70 μ m 90 μ m。2.無電鍍技術(shù)在硅納米線表面修飾金屬鈀鎳，制作Pd-Ni/SiNWs陣列電極將制備的硅納米線SiNWs材料放入20mg/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中預(yù)處理60s，
增強(qiáng)硅納米線表面活性。再放入采用氨水調(diào)節(jié)PH=9的無電鍍液中，在78°C的水浴環(huán)境中反應(yīng)20min。上述的無電鍍液的組成包含=PdCl2 150mg/L、NiSO4 · 6H20 1. 5 mol/L、緩沖劑 (NH4)2SO4硫酸銨0. 5mol/L、十二烷基硫酸鈉0. 001mol/L、還原劑次亞磷酸鈉2 mol/L、檸檬酸鈉 0. 2mol/L0用大量80°C的去離子水清洗經(jīng)電鍍后的SiNWs表面，并放入100°C烘箱中烘干。將經(jīng)Pd-Ni修飾的SiNWs在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行快速熱退火(RTA)處理，退火溫度400°C，時間 300s。制備的Pd-Ni/SiNWs的表面形貌同實(shí)施例1類似，顆粒覆蓋度較實(shí)施例1變小。在電化學(xué)測試參數(shù)同實(shí)施例1相同情況下，Pd-Ni/SiNWs電極對于葡萄糖氧化的催化性能相對于實(shí)施例1有所下降。探測靈敏度變?yōu)閷?shí)施例1的93%。實(shí)施例3
與實(shí)施例1和2相同的部分不再贅述。1.化學(xué)濕法刻蝕制備硅納米線(SiNWs)材料
(1)選用P型(100)晶向(電阻率1-10 ￡1僅)雙面拋光硅片，切割成0. 5cmX0. 5cm 樣片，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗后，放入由25mM/L的硝酸銀AgNO3和質(zhì)量百分含量為20%氫氟酸HF組成的混合刻蝕液中，進(jìn)行硅納米線的生長，刻蝕時間50min。(2)用質(zhì)量百分含量為20%的硝酸溶液洗去經(jīng)刻蝕的SiNWs表面殘留的銀顆粒， 并用大量去離子水清洗SiNWs表面，之后至于80°C的烘箱中烘干。所制備的SiNWs直徑約 150nm,長度 90 μ m 100 μ m。3.無電鍍技術(shù)在硅納米線表面修飾金屬鈀鎳，制作Pd-Ni/SiNWs陣列電極將制備的硅納米線SiNWs材料放入20mg/L的十二烷基苯磺酸鈉溶液中預(yù)處理60s，
增強(qiáng)硅納米線表面活性。再放入采用氨水調(diào)節(jié)PH=9的無電鍍液中，在84°C的水浴環(huán)境中反應(yīng)15min。上述的無電鍍液的組成包含=PdCl2 200mg/L、NiSO4 · 6H20 1. 0 mol/L、緩沖劑 (NH4)2SO4硫酸銨0. 5mol/L、十二烷基硫酸鈉0. 001mol/L、還原劑次亞磷酸鈉1 mol/L、檸檬酸鈉 0. 5mol/L0用大量80°C的去離子水清洗經(jīng)電鍍后的SiNWs表面，并放入100°C烘箱中烘干。 將經(jīng)無電電鍍技術(shù)修飾的SiNWs在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下進(jìn)行快速熱退火(RTA)處理，退火溫度 450°C，時間 300s。制備的Pd-Ni/SiNWs陣列表面形貌同實(shí)施例1類似，鈀鎳顆粒覆蓋度較實(shí)施例1變小。在電化學(xué)測試參數(shù)同實(shí)施例1相同情況下，Pd-Ni/SiNWs電極對于葡萄糖氧化的催化性能相對于實(shí)施例1有所下降。探測靈敏度變?yōu)閷?shí)施例1的85%。上述實(shí)施例中，快速熱退火處理時間為5min lOmin，退火溫度為300-400°C ；干燥箱的溫度為50 80°C，烘干時間為廣2小時。烘箱溫度為5(T10(TC，烘干時間為纊12小時。硅片室溫下刻蝕時間為40 60min，基底SiNWs陣列材料2中硅納米線的長度在5(Tl00 μ Μ?；譙iNWs陣列材料2浸泡時間為40s 60s小時；無電鍍液的pH值為8. 5 9. 5，電鍍溫度為80 85°C，無電電鍍時間為15 30min。無電鍍液的組成為=PdCl2 100^200mg/L,NiSO4 廣2mol/L，硫酸銨0. 5 1. 5mol/L,次亞磷酸鈉廣2mol/L，檸檬酸鈉0. 2 0. 5mol/L, 丁二酸鈉 0.2 0. 5mol/L0實(shí)施例4
下表是本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)主要參數(shù)對比。從表格可以看出，同現(xiàn)有技術(shù)對比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)葡萄糖探測靈敏度很高，單位濃度探測電流達(dá)到毫安級，且探測極限小。且本發(fā)明制備工藝簡單，相對于貴金屬Pt材料傳感器，制作成本大大降低，具有廣泛適用性。
權(quán)利要求
1.一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器，其特征在于，包括硅襯底材料、基底 SiNWs陣列材料層、金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層、銅導(dǎo)線及環(huán)氧樹脂保護(hù)層；所述基底SiNWs 陣列材料是生長在硅襯底材料上，所述金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層設(shè)置在基底SiNWs陣列材料層上，所述銅導(dǎo)線設(shè)置在金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層上，環(huán)氧樹脂保護(hù)層包裹在銅導(dǎo)線和金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層的接觸部分。
2.如權(quán)利要求1所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一以硅片作為生長SiNWs陣列的硅襯底材料，采用化學(xué)濕法刻蝕生長制得基底 SiNWs陣列材料層；步驟二 在所述基底SiNWs陣列材料層上設(shè)置金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層，采用無電電鍍技術(shù)修飾金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層，制得Pd-Ni/SiNWs陣列材料；步驟三將所述Pd-Ni/SiNWs陣列材料在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下進(jìn)行快速熱退火處理 5mirTl0min，退火溫度為 30(T400°C ；步驟四將銅導(dǎo)線用銀漿粘接在Pd-Ni/SiNWs陣列材料表面并與金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層連接制成Pd-Ni/SiNWs陣列電極，置于干燥箱中于5(T80°C溫度下烘干廣2小時；步驟五將所述銅導(dǎo)線與金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層連接處的銀漿用環(huán)氧樹脂包裹，并于5(T10(TC烘箱中烘干8 12小時，制備得到所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器。
3.如權(quán)利要求2所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于所述步驟一中，所述硅片為P-雙面拋光硅；采用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗硅片后，用硝酸銀溶液和氫氟酸溶液混合作為SiNWs的刻蝕溶液，室溫下刻蝕40 60min，得到的SiNWs陣列中硅納米線的長度為5(Γ100 μ Μ。
4.如權(quán)利要求2所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于， 所述步驟二進(jìn)一步包括將所述SiNWs陣列材料置于0. 00Γ0. 003mol/L十二烷基苯磺酸鈉溶液中浸泡40iT60S ；再置于pH值為8. 5 9.5的無電鍍液中，在8(T85°C溫度下，無電電鍍 15 30min。
5.如權(quán)利要求4所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法，其特征在于，所述無電鍍液的組成為=PdCl2 10(T200mg/L，NiSO4廣2mol/L，硫酸銨0. 5 1. 5mol/L，次亞磷酸鈉廣2mol/L，檸檬酸鈉 0. 2^0. 5mol/L，丁二酸鈉 0. 2^0. 5mol/L。
6.如權(quán)利要求1所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器其特征在于銀漿粘接銅導(dǎo)線和金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層的接觸部分用環(huán)氧樹脂包裹。
7.如權(quán)利要求1所述Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器在檢測葡萄糖含量中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器，其包括硅襯底材料、基底SiNWs陣列材料層、金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層、銅導(dǎo)線和環(huán)氧樹脂保護(hù)層；所述基底SiNWs陣列材料是生長在硅襯底材料上，金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層設(shè)置在基底SiNWs陣列材料層上，銅導(dǎo)線設(shè)置在金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層上，環(huán)氧樹脂保護(hù)層包裹在銅導(dǎo)線和金屬Pd-Ni納米顆粒鍍層接觸部分。本發(fā)明還公開Pd-Ni/SiNWs陣列電極葡萄糖傳感器的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)體積小、表面積大、活性高，具有高靈敏度和抗干擾性，具有廣泛的適用性。
文檔編號G01N27/26GK102539491SQ20101059404
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月17日
發(fā)明者嚴(yán)強(qiáng), 任旭, 回士超, 張健, 陳雪皎 申請人:華東師范大學(xué)