專利名稱：一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種導電高分子電極，尤其是涉及一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備 方法。
背景技術：
生物傳感器被廣泛應用于醫(yī)療保健、工業(yè)過程控制和環(huán)境檢測方面。電化學生物傳感器 電極(即信號轉換部分)包括薄膜電極、絲網(wǎng)電極和修飾電極等。修飾電極主要包括高分子 電極和碳糊電極等(Eggins,B.R"Chemical sensors and biosensors,2002:7-10,46-49,72-73.)。聚吡 咯(PPy)由于具有較低的成本、容易制備、較好的導電性、光電性、熱電性、較好的生物細胞 相容性、可在常溫或低溫下使用，可以方便地沉積在各種基片上等優(yōu)點(參考文獻IrohJO, W illiam s C. Synth. M et. ， 1999, 99: 1—8)，因而可用于制備生物傳感器修飾電極(參考文獻 Zeng K， Tachikawa H, Zhu Z Y. Anal. Chem.,2000, 72: 2211—2215.; Mikito Y, Takashi N， Tomoyuki H. Sens. Actuators,2000, B66 (1—3):77—79.; Kemp N T, F lanagan G U , Kaiser A B. Synth.Met.， 1999, 101: 434435.; Lin C W , Yang J Y， Hwang B J. J. Chin. Inst. Chem. Eng. 1999, 30: 449456)具有微觸角形貌的聚吡咯電極即是電導裝置，又可固定化生物活性物質(如酶、 抗原和抗體等)，因此具有應用價值，其制備方法主要有模板法(參考文獻OhSW，WooRH, Lee C H, et al.[J].Curr Appl Phys, 2005, 5(1): 55 — 58; Che G Lakshmi B B， Fisher E R, et al.[J].Nature, 1998， 393: 346—347; Jerome C， Labaye D E， Jerome R.[J]. Synth Met, 2004, 142: 207—216; Martin C R. [J]. Science, 1994, 266:1961 — 1966; Martin C R. [J]. Chem Mater, 1996,8(9): 2382—2390)和非模板法(參考文獻Cai X W , Gao J S， Xie Z X. Langmuir， 1998， 14:2508—2514. Ge D T, Wang J X， Wang Z. Synth. Met, 2002,132: 93—95. Seo I, Pyo M ， Cho G J. Langmuir, 2002， 18: 7253—7257)。發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極及其制備方法。 本發(fā)明所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極為三層結構，在塑料板層上表面為鍍金層，在鍍金層上表面為具有微觸角形貌的聚吡咯沉積層，在塑料板層、鍍金層和具有微觸角形貌的聚吡咯沉積層的一側設有電極引出端。本發(fā)明所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法包括以下步驟1) 將吡咯常壓蒸餾，取128 13rC的餾分，在氮氣氣氛下冷藏；2) 將高氯酸鋰或對甲苯磺酸鈉溶于水中，得到溶液A;3) 在溶液A中，加入步驟l)所得的吡咯，通氮氣，得溶液B，吡咯的摩爾濃度與高氯 酸鋰或對甲苯磺酸鈉的摩爾濃度比為1 : (0.1 5);4) 將塑料板打磨后放入水溶液中超聲波清洗，真空干燥；5) 將真空干燥后的塑料板噴金，得鍍金塑料板電極；6) 在三電極電解池中，將鍍金塑料板電極作為工作電極，鉑片作為對電極，飽和甘汞電 極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，在冰水浴中恒電位聚合，真空干燥，得具有微觸 角形貌的聚吡咯電極。所述的塑料板可為聚氯乙烯板或聚酯板。將塑料板打磨可先用氧化鋁砂紙打磨，然后采 用金相砂紙打磨。噴金的時間可為1 10min。在冰水浴中恒電位聚合的恒電位最好為0.6 6V，聚合的時間最好為10 120min。對所得的具有微觸角形貌的聚吡咯電極可在常溫下進行 循環(huán)伏安法、電化學阻抗法和掃描電鏡等性能測試和表征。本發(fā)明所得的具有微觸角形貌的聚吡咯電極成本低廉，制作過程簡單。本發(fā)明采用非模 板恒電位法，與現(xiàn)有的模板法相比，本發(fā)明操作簡單、過程快捷。與現(xiàn)有的非模板掃描探針 顯微鏡法、復合電極法、嵌段共聚物分子自組裝法比較，本發(fā)明還具備以下優(yōu)點合成操作 簡單，聚吡咯觸角數(shù)量多，觸手長度分布廣，觸角長度粗細和樣品電阻性可通過聚合時間和 支持電解質控制，最終電極比表面大，穩(wěn)定性高，電阻性較好。


圖l為本發(fā)明實施例的具有微觸角形貌的聚吡咯電極的結構示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1的循環(huán)伏安圖。在圖2中，橫坐標為電壓potential(V)，縱坐標為 電流強度current (A)。圖3為本發(fā)明實施例1的電化學阻抗譜。在圖3中，橫坐標為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標為阻抗IZi(Q)，右縱坐標為阻抗相角phase of Z。圖4為本發(fā)明實施例1的SEM照片。圖5為本發(fā)明實施例2的循環(huán)伏安圖。在圖5中，橫坐標為電壓potential(V)，縱坐標為 電流強度current (A)。圖6為本發(fā)明實施例2的電化學阻抗譜。在圖6中，橫坐標為頻率的對數(shù)lg(Frequency), 左縱坐標為阻抗IZI(Q)，右縱坐標為阻抗相角phase of Z。圖7為本發(fā)明實施例2的SEM照片。圖8為本發(fā)明實施例3的循環(huán)伏安圖。在圖8中，橫坐標為電壓potential(V)，縱坐標為 電流強度current (A)。圖9為本發(fā)明實施例3的電化學阻抗譜。在圖9中，橫坐標為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標為阻抗IZI(Q)，右縱坐標為阻抗相角phase of Z。圖10為本發(fā)明實施例3的SEM照片。圖11為本發(fā)明實施例4的循環(huán)伏安圖。在圖11中，橫坐標為電壓potential(V)，縱坐標 為電流強度current (A)。圖12為本發(fā)明實施例4的電化學阻抗譜。在圖12中，橫坐標為頻率的對數(shù)lg(Frequency)， 左縱坐標為阻抗IZI(Q)，右縱坐標為阻抗相角phase of Z。圖13為本發(fā)明實施例4的SEM照片。
具體實施方式
實施例1(1) 吡咯使用前釆用常壓蒸餾，取128 131'C的餾分，然后避光氮氣氣氛下冷藏備用；(2) 將三水高氯酸鋰加入50ml水溶液中，在磁力攪拌下使其充分溶解，轉移至100ml 容量瓶中定容，配置成LiC104濃度為0.1mol/L的溶液A;(3) 在溶液A中，加入步驟1)所得的吡咯。吡咯摩爾濃度與高氯酸鋰摩爾濃度比為1， 并通氮氣，得到溶液B;(4) 將聚氯乙烯板或聚酯板裁剪成長方形，先采用氧化鋁砂紙打磨，然后采用金相砂紙 打磨，將板放入水溶液中超聲波清洗，真空干燥。此后將板放入噴金儀，噴金5min，得到鍍 金塑料板電極；(5) 在三電極電解池中，將步驟(4)所得的鍍金塑料板電極作為工作電極，鉑片作為 對電極，飽和甘滎電極作為參比電極安裝在恒電位儀上；溶液B作為支持電解液，在冰水浴 中恒電位3V聚合60min，真空干燥，獲得目標產(chǎn)品。實施例2:與實施例l類似，其不同在于將三水高氯酸鋰加入50ml水溶液中，在磁力攪 拌下使其充分溶解，轉移至100ml容量瓶中定容，配置成LiClO4濃度為0.2mol/L的溶液A; 吡咯摩爾濃度與高氯酸鋰摩爾濃度比為3，并通氮氣，得到溶液B;將板放入噴金儀，噴金 3min，得到鍍金塑料板電極；在冰水浴中恒電位IV聚合10min。實施例3:與實施例l類似，其不同在于將三水高氯酸鋰加入50ml水溶液中，在磁力攪 拌下使其充分溶解，轉移至100ml容量瓶中定容，配置成LiClO4濃度為0.3mol/L的溶液A;吡咯摩爾濃度與高氯酸鋰摩爾濃度比為O.l，并通氮氣，得到溶液B;將板放入噴金儀，噴金10min，得到鍍金塑料板電極；在冰水浴中恒電位6V聚合30min。實施例4:與實施例l類似，其不同在于將三水高氯酸鋰加入50ml水溶液中，在磁力攪 拌下使其充分溶解，轉移至100ml容量瓶中定容，配置成LiC104濃度為0.4mol/L的溶液A; 吡咯摩爾濃度與高氯酸鋰摩爾濃度比為5,并通氮氣，得到溶液B;將板放入噴金儀，噴金 lmin，得到鍍金塑料板電極；在冰水浴中恒電位0.6V聚合90min。實施例5:與實施例l類似，其不同在于將三水高氯酸鋰加入50ml水溶液中，在磁力攪 拌下使其充分溶解，轉移至100ml容量瓶中定容，配置成LiC104濃度為0.5mol/L的溶液A; 吡咯摩爾濃度與高氯酸鋰摩爾濃度比為10，并通氮氣，得到溶液B;將板放入噴金儀，噴金 6min，得到鍍金塑料板電極；在冰水浴中恒電位4V聚合120min。
權利要求
1.一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極，其特征在于為三層結構，在塑料板層上表面為鍍金層，在鍍金層上表面為具有微觸角形貌的聚吡咯沉積層，在塑料板層、鍍金層和具有微觸角形貌的聚吡咯沉積層的一側設有電極引出端。
2. 如權利要求1所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法，其特征在于包括 以下步驟1) 將吡咯常壓蒸餾，取128 131'C的餾分，在氮氣氣氛下冷藏；2) 將高氯酸鋰或對甲苯磺酸鈉溶于水中，得到溶液A;3) 在溶液A中，加入步驟l)所得的吡咯，通氮氣，得溶液B，吡咯的摩爾濃度與高氯酸鋰或對甲苯磺酸鈉的摩爾濃度比為1 : 0.1 5;4) 將塑料板打磨后放入水溶液中超聲波清洗，真空干燥；5) 將真空干燥后的塑料板噴金，得鍍金塑料板電極；6) 在三電極電解池中，將鍍金塑料板電極作為工作電極，鉑片作為對電極，飽和甘汞電 極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，在冰水浴中恒電位聚合，真空干燥，得具有微觸角形貌的聚吡咯電極。
3. 如權利要求2所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法，其特征在于所述 的塑料板為聚氯乙烯板或聚酯板。
4. 如權利要求2所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法，其特征在于所述 的將塑料板打磨先用氧化鋁砂紙打磨，然后采用金相砂紙打磨。
5. 如權利要求2所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法，其特征在于噴金 的時間為1 10min。
6. 如權利要求2所述的一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法，其特征在于在冰 水浴中恒電位聚合的恒電位為0.6 6V，聚合的時間為10 120min。
全文摘要
一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極的制備方法，涉及一種導電高分子電極。提供一種具有微觸角形貌的聚吡咯電極及其制備方法。為三層結構，在塑料板層上表面為鍍金層，在鍍金層上表面為具有微觸角形貌的聚吡咯沉積層，在塑料板層、鍍金層和具有微觸角形貌的聚吡咯沉積層的一側設有電極引出端。將吡咯蒸餾，取128～131℃的餾分，冷藏；將高氯酸鋰或對甲苯磺酸鈉溶于水中得溶液A；在溶液A中加入吡咯，通氮氣，得溶液B；將塑料板打磨后清洗，干燥，噴金，得鍍金塑料板電極；在三電極電解池中，將鍍金塑料板電極作為工作電極，鉑片作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，溶液B作為支持電解液，在冰水浴中恒電位聚合，干燥，即得聚吡咯電極。
文檔編號G01N27/327GK101251507SQ20081007074
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月14日 優(yōu)先權日2008年3月14日
發(fā)明者丞 林, 熊兆賢 申請人:廈門大學