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相对传统电极,微电极具有较低的电容电流、稳态的扩散电流、较低的欧姆压降等优点,可有效降低电化学检测下限。然而单个的微电极绝对电流较小,一般仪器难以检测,限制了其在分析检测中的应用。若将多支微电极并联组成微电极阵列,可在保持单支微电极的其它特点的同时,有效放大响应电流,因此微电极阵列的制备及应用已成为分析化学研究的热点之一。本研究工作采用溶胶.凝胶(sol-gel)法制备了二维有序的二氧化钛(TiO2)、氧化锌(ZnO)球腔、纳米金(nano-Au)／ZnO球腔微电极阵列,考察了它们的电化学特性,并基于上述材料构建了过氧化氢(H2O2)电化学传感器。
研究内容包括以下三个方面:
(1)以聚苯乙烯(PS)微球阵列为模板,采用溶胶-凝胶(sol-gel)法在氧化铟锡(ITO)电极上制备TiO2球腔阵列,考察乙醇、水、盐酸等因素对TiO2溶胶.凝胶的影响。利用sol-gel法制备二维有序的ZnO球腔阵列并通过电沉积法于ZnO球腔中沉积纳米金(nano—Au),通过扫描电镜(SEM)对上述阵列进行形貌表征、采用循环伏安法考察TiO2球腔阵列／ITO电极、ZnO球腔阵列／ITO电极、nano-Au／ZnO球腔阵列／ITO电化学特性,结果表明它们都具有微电极阵列的特性。
(2)采用吸附法将血红蛋白(Hb)和辣根过氧化酶(HRP)分别直接固定在TiO2球腔阵列和nano-Au／ZnO球腔微电极阵列上,它们均保持了良好的电化学活性,直接电子转移速率分别为2.97s-1和2.95s-1。通过考察上述修饰电极对过氧化氢(H2O2)发现,它们对H2O2具有良好的催化作用,电流响应与H2O2浓度分别在9.00×10-7～4.44×10-4 mol／L和6.67×10-6～1.31×10-3mol／L范围内呈现出良好的线性关系,检出限分别为3.12×10-7mol／L、7.3×10-7mol／L,米氏常数为0.138mmol／L和0.411mmol／L,与H2×2有较强的亲和能力。
(3)通过电沉积法在ZnO球腔内电沉积普鲁士蓝(PB)／壳聚糖(CS),考察了PB／CS／ZnO球腔／ITO电极的电化学特性、酸碱稳定性和对H2O2的电催化性能。结果表明,该电极在在pH7.0和8.0的磷酸盐缓冲溶液(PBS)中仍然保持有一定电化学活性；在pH为6.0时,电极响应电流与H2O2浓度在7.67×10-7～4.72×10-5mol／L范围内呈现良好的线性关系,其检出限为2.4×10-7mol／L(S／N=3)。这为制备H2O2传感器提供了一种可供选择的方法。