[发明专利]一种纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极及其制备方法和应用，所述方法以碳纸作为基底材料，首先在碳纸上生长TiO₂纳米柱阵列；然后将生长有TiO₂纳米柱阵列的碳纸浸泡在银溶胶中3‑15小时，取出，用去离子水清洗后干燥即得纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列；最后以牛血清蛋白‑戊二醛为交联剂，采用改进交联法将葡萄糖氧化酶固定于纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列表面，即形成纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极。本发明制备的纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极具有更好的电催化活性，可很好地应用于葡萄糖生物传感器或酶生物燃料电池中。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，尤其涉及一种纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极及其制备方法和应用。

背景技术

葡萄糖氧化酶电极是一种用以测定待测溶液中葡萄糖含量的生物传感器，其在基础电极的敏感面上装有固定化酶膜，当电极插入待测溶液时，酶膜中的葡萄糖氧化酶发生催化反应产生电极活性物质，响应电流随活性物质的浓度而变化，由此测出该葡萄糖氧化酶所催化的反应中反应物或反应产物的浓度，这种葡萄糖氧化酶电极生物传感器具有结构简单、灵敏度高、选择性好以及可实时监测等优点，已成为研究的热点。

电极材料的组成、表面结构以及葡萄糖氧化酶在电极表面的固定是决定葡萄糖氧化酶电极生物传感器电催化活性的重要因素。纳米结构材料具有大的比表面积，可以为葡萄糖氧化酶的固定提供更多的活性位点，从而提高葡萄糖氧化酶的固定效率，增强葡萄糖氧化酶电极生物传感器的电催化活性。目前各种各样的纳米材料已被用于葡萄糖氧化酶电极中，如碳纳米颗粒、Au纳米颗粒、Pt纳米颗粒以及SiO₂、Al₂O₃、MnO₂和TiO₂等氧化物纳米颗粒。其中，由于TiO₂纳米材料具有良好的生物相容性、相对较高的导电性、无毒、稳定以及价格低廉等优点，各种结构的TiO₂纳米材料已被用于葡萄糖酶电极生物传感器制备过程中的酶的固定。

相比其它结构，高度有序的TiO₂纳米阵列可以为电子传输提供单向通道，电子传导效率高，目前TiO₂纳米管阵列已被广泛用作葡萄糖氧化酶的载体材料。然而，由于表面张力的作用，无论是葡萄糖氧化酶在电极表面的固定，还是电解质溶液向电极表面的扩散，都难以到达TiO₂纳米管的内部，因而不能充分发挥TiO₂纳米管阵列比表面积大的优点，影响了葡萄糖氧化酶的固定效率的提高。此外，单纯由TiO₂纳米材料构成的酶电极还常表现出较低的生物电催化活性。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的是提供一种具有更好电催化性能的纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极以及该酶电极的制备方法和应用。

为了解决上述技术问题，本发明的第一方面提供一种纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将碳纸作为基底材料，在所述碳纸上生长TiO₂纳米柱阵列；

(2)将步骤(1)中生长有TiO₂纳米柱阵列的碳纸浸泡在银溶胶中3-15小时，然后取出，用去离子水清洗后干燥即得纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列；

(3)以牛血清蛋白-戊二醛为交联剂，采用改进交联法将葡萄糖氧化酶固定于步骤(2)中所述的纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列表面，即形成所述纳米银修饰的二氧化钛纳米柱阵列酶电极。