CN104391017B - 一种传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种传感器，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。本发明还涉及一种传感器的制备方法，以及涉及该方法制备的传感器。本发明通过制得在电极芯的表面上形成具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜的传感器，提高了传感器检测对苯二酚时的稳定性和重现性，且其检出限低，能够在较宽的范围内对对苯二酚进行检测，灵敏度高。
Description
技术领域
本发明涉及一种传感器，一种传感器的制备方法，以及该方法制备的传感器。
背景技术
目前，酚类物质的检测主要采用色谱、色-质联用等技术手段，需要使用大型复杂的仪器设备，能耗高，分析时间长，很难进行现场、快速检测，不利于城乡普遍推广。与之不同的是，电化学传感器具备灵敏、快速、低能耗、低成本、易自动控制、适合现场分析等特点，因而备受青睐，应用日趋广泛。酚类物质都含有电活性基团(酚羟基)，在一定电位下可以得失电子产生氧化还原电流，这为电化学测定酚类物质提供了理论基础。但从目前研究情况来看，这些纳米电化学传感器的制备方法几乎都是先合成出纳米颗粒，然后将其分散在特定溶剂中，取适量纳米粒子分散液滴涂到电极表面，挥发溶剂后，纳米粒子通过疏水、吸附等物理作用固定在电极表面形成纳米薄膜。这种分散滴涂法制备的检测酚类物质的纳米电化学传感器存在许多缺陷。第一：灵敏度很低，分析时间长。原因主要为是，酚类物质在一般传感器上的电化学活性差，产生的电信号微弱，为弥补传感器灵敏度的不足，实际测定时都采用长时间富集来提高酚类物质在传感器表面的浓度和响应信号；第二：纳米颗粒与电极表面的结合弱，稳定性差，使用寿命短；第三：采用手工滴加，薄膜均匀性难以保证，并易受环境温度、湿度，溶剂极性、挥发性等参数的影响，严重影响其测定结果的重现性。因此，在电极表面如何能够获得稳定性高、重现性好、性能更加优异的酚类物质纳米敏感材料是目前急需解决、富有挑战性的研究课题。
近年来，三维有序大孔材料(3DOM)备受关注，三维有序大孔材料不仅具有通常多孔材料的一般特点，如比表面积大、孔隙率高等性质，而且还具有孔结构排列周期性强、孔径分布窄、孔尺寸均匀可调及整体结构三维长程有序等一系列的自身特点，大孔的孔壁通常由纳米粒子组成，将纳米粒子材料的特性和有序的大孔结构相结合，有利于产生新颖的功能或特性，也使得三维有序大孔材料在新型催化剂或催化剂载体、电极材料等方面具有很好的应用潜力。目前，有报道将聚L-半胱氨酸用于制备传感器，但由于聚L-半胱氨酸不导电，所以沉积膜层不能太厚，致使三维有序大孔材料的优点不能完全体现，此外，聚L-半胱氨酸修饰电极的稳定性也不好。
因此，现在急需一种稳定性高、重现性好、性能更加优异的检测酚类物质的纳米传感器。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中检测酚类物质的纳米传感器的稳定性低和重现性差，传感器性能较差的缺陷，提供一种传感器，一种传感器的制备方法，以及该方法制备的传感器。
本发明的发明人在研究中发现，只要传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。即可提高传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，并提高传感器的性能。
因此，为了实现上述目的，本发明提供了一种传感器，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。
另一方面，本发明还提供了一种传感器的制备方法，该方法包括：
(1)在电极芯的表面上通过加速垂直沉积的方法将微球自组装成胶体晶体模板；
(2)通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物；
(3)通过能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂溶解去除胶体晶体模板。
第三方面，本发明还提供了如上所述的方法制备的传感器。
本发明通过制得在电极芯的表面上形成具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜的传感器，提高了传感器检测对苯二酚时的稳定性和重现性，且其检出限低，能够在较宽的范围内对对苯二酚进行检测，灵敏度高。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1是本发明的一种胶体晶体模板；
图2是本发明的一种具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜；
图3是本发明的实施例1电沉积聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的循环伏安图；
图4是对苯二酚在实施例1-6和对比例1制得的传感器上进行DPV测试的DPV响应图；
图5是对苯二酚在实施例1制得的传感器A1上连续进行DPV测试20次的DPV响应图；
图6是对苯二酚在对比例1制得的传感器D1上连续进行DPV测试20次的DPV响应图；
图7是不同浓度的对苯二酚在实施例1制得的传感器A1上进行DPV测试的不同对苯二酚浓度的DPV响应图；
图8是根据图7绘制的电流大小与对苯二酚浓度的工作曲线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种传感器，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜(如图2所示)，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上。
在本发明中，三维有序大孔结构是指大孔的尺寸单一，孔结构在三维空间有序排列的多孔结构。
根据本发明所述的传感器，其中，只要传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上，即可提高传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，以提高传感器的性能。但是为了进一步提高传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，以提高传感器的性能，优选地，导电聚合物膜的材质选自聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、聚3-甲基噻吩和聚2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的至少一种，更优选为聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑。
根据本发明所述的传感器，其中，三维有序大孔结构可以为本领域常规的纳米规格的三维有序大孔结构，优选地，三维有序大孔结构中大孔的孔径为300-350nm，能够进一步提高传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，从而提高传感器的性能，更优选为305-325nm。在本发明中，三维有序大孔结构中大孔的孔径定义为孔的直径，该孔径采用扫描电镜进行测定。
根据本发明所述的传感器，其中，导电聚合物膜的厚度可以为本领域常规的能够起到导电作用的厚度，优选地，导电聚合物膜的厚度为80-150nm，能够进一步提高传感器用于检测苯酚时的灵敏度并降低检出限，从而提高传感器的性能，更优选为90-110nm，在本发明中，导电聚合物膜的厚度采用扫描电镜进行测定。
根据本发明所述的传感器，其中，传感器中电极芯可以为本领域常规的电极芯，例如可以为玻碳电极芯、金电极芯和铜电极芯中的一种，优选为玻碳电极芯。
另一方面，本发明还提供了一种传感器的制备方法，该方法包括：
(1)在电极芯的表面上通过加速垂直沉积的方法将微球自组装成胶体晶体模板；
(2)通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物；
(3)通过能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂溶解去除胶体晶体模板。
在本发明中，本领域的技术人员应该理解的是，电极芯是柱状的，电极芯的表面是指电极裸露的部分。
根据本发明所述的方法，其中，只要在电极芯的表面上通过加速垂直沉淀的方法将微球自组装成胶体晶体模板(如图1所示)，然后通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物，最后用溶剂溶解去除胶体晶体模板，即可制得检测苯酚时稳定性和重现性好、灵敏度高，且性能优异的传感器。但是为了进一步提高制得的传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，以提高传感器的性能，优选地，该传感器的制备方法还包括：在步骤(1)前，将电极芯的表面进行预处理，该预处理的方法可以为：先用氧化铝抛光电极芯的表面，然后将电极芯表面完全浸渍在用NaOH溶液和双氧水混合得到的混合溶液中进行超声波处理10-12分钟，超声波的功率为80-160W，再将电极芯表面依次完全浸渍在50-60体积％的硝酸水溶液、无水乙醇、去离子水中继续进行超声波处理3-5分钟，最后用氮气吹干备用，其中，NaOH溶液的浓度为5-10mol/L，双氧水的浓度为25-35体积％，NaOH溶液与双氧水的体积比为1:1-2。
根据本发明所述的方法，其中，导电聚合物制得的膜只要能够保证导电即可，优选地，导电聚合物选自聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、聚3-甲基噻吩和聚2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的至少一种，更优选为聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，从而能够进一步提高制得的传感器用于检测苯酚时的稳定性、重现性和灵敏度，以提高传感器的性能。
根据本发明所述的方法，其中，步骤(1)中，加速垂直沉积的方法可以为本领域常规的方法，例如可以包括：将上述经过预处理的电极芯完全浸渍到质量分数为0.1％的聚苯乙烯水溶液中，然后将该溶液放入55-60℃的烘箱中，2-3天后取出，即得到胶体晶体模板。其中聚苯乙烯可以制备得到也可以商购。
本领域的技术人员应该理解的是，循环伏安法的具体过程可以为本领域常规的循环伏安法的操作过程，即可以为：采用含有导电聚合物单体和硫酸的水溶液，在电化学工作站中，将导电聚合物电沉积填充到胶体晶体模板的间隙。
根据本发明所述的方法，其中，步骤(2)中，所述循环伏安法的条件可以为常规的循环伏安法的条件，优选地，该条件包括：导电聚合物单体的浓度为0.1-3mmol/L，硫酸的浓度为1-20mmol/L，且导电聚合物与硫酸的摩尔比为1：0.3-20，沉积的圈数为30-60时，能够进一步提高制得的传感器用于检测苯酚时的灵敏度并降低检出限，从而提高传感器的性能。在该优选的循环伏安法的条件下，能够使制得的导电聚合物膜的厚度为80-150nm。
更优选地，所述循环伏安法的条件包括：导电聚合物单体的浓度为0.8-1.2mmol/L，硫酸的浓度为8-12mmol/L，且导电聚合物与硫酸的摩尔比为1：10-13，沉积的圈数为40-45时，能够进一步提高制得的传感器用于检测苯酚时的灵敏度并降低检出限，从而提高传感器的性能。在该优选的循环伏安法的条件下，能够使制得的导电聚合物膜的厚度为90-110nm。
在本发明的一种优选实施方式中，循环伏安法条件还包括：扫描范围为-0.35-2V，扫速为100mV/s。
在本发明中，微球的直径可以为本领域常规的大小，例如可以控制微球的直径为250-400nm，在该微球直径范围内，可以使最终制得的三维有序大孔结构中大孔的孔径为305-325nm。
根据本发明所述的方法，其中，微球的种类只要能够保证在步骤(1)中能够自组装成胶体晶体模板即可，例如可以为聚苯乙烯微球、二氧化硅和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
在本发明中，能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂可以为甲苯、苯乙醚、和氢氟酸中的至少一种。当微球为聚苯乙烯微球时，溶剂为甲苯，当微球为二氧化硅时，溶剂为氢氟酸，当微球为聚甲基丙烯酸甲酯时，溶剂为苯乙醚。
根据本发明所述的传感器，其中，传感器中电极芯可以为如上所述的电极芯，在此不再赘述。
第三方面，本发明还提供了如上所述的方法制备的传感器。
实施例
在以下实施例和对比例中，2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑购自上海国药集团，牌号为沪试；玻碳电极购自高士睿联公司，电极芯的直径为3mm。
在以下实施例和对比例中，膜的厚度和三维有序大孔结构中大孔的孔径均采用扫描电镜(日本电镜公司，JSM-6510LV)测定。
聚苯乙烯的制备方法为：将苯乙烯减压蒸馏，分别用质量分数为10％氢氧化钠溶液和去离子水洗涤10次，得到纯度较高的苯乙烯，将8.1249g苯乙烯(纯度为99.5％)和150mL去离子水加到三颈瓶中，在N2气氛中70℃恒温加热，然后加入0.2075g引发剂过二硫酸钾，恒速搅拌12h，即可得到乳白色的聚苯乙烯微乳液，将该乳液用去离子水配成质量分数为0.1％的聚苯乙烯水溶液备用。
实施例1
本实施例用于说明本发明的传感器及其制备方法
(1)将玻碳电极芯的表面先用氧化铝抛光，然后将电极芯的表面完全浸渍在用7mol/L的NaOH溶液和30体积％的双氧水按照体积比1:1的比例混合得到的混合溶液中进行超声波处理10分钟，超声波的功率为80W，再将电极芯的表面依次完全浸渍在50体积％的硝酸水溶液、无水乙醇和去离子水中继续进行超声波处理3分钟，超声波的功率仍为80W，最后用氮气吹干备用。然后将预处理的电极芯完全浸渍到0.1％的聚苯乙烯水溶液中，再将该溶液放入55℃的烘箱中，2天后取出，即得聚苯乙烯微球直径为350nm的胶体晶体模板。
(2)在电化学工作站中，采用2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和硫酸的水溶液，通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙电沉积填充聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，其中，循环伏安法中，扫描范围为-0.35-2V，扫速为100mV/s，2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的浓度为1.2mmol/L，硫酸的浓度为10mmol/L，且2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸的摩尔比为1：9，沉积的圈数为45(如图3所示)；
(3)将填充完聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的玻碳电极完全浸泡在甲苯中24小时，以完全溶解去除胶体晶体模板，此时，便在该玻碳电极芯的表面上形成了具有三维有序大孔结构的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜，制得了传感器A1，电极芯的面积为0.07cm2；
(4)分别测定得传感器A1表面上的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜的厚度为110nm，三维有序大孔结构中大孔的孔径为325nm。
实施例2
本实施例用于说明本发明的传感器及其制备方法
(1)将玻碳电极芯的表面先用氧化铝抛光，然后将电极芯的表面完全浸渍在在用10mol/L的NaOH溶液和35体积％的双氧水按照体积比1:2的比例混合得到的混合溶液中进行超声波处理11分钟，超声波的功率为120W，再将电极芯的表面依次完全浸渍在50体积％的硝酸水溶液、无水乙醇和去离子水中继续进行超声波处理3分钟，超声波的功率为130W，最后用氮气吹干备用。然后将预处理的电极芯完全浸渍到0.1％的聚苯乙烯水溶液中，将该溶液放入60℃的烘箱中，3天后取出，即得聚苯乙烯微球直径为300nm的胶体晶体模板。
(2)在电化学工作站中，采用2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和硫酸的水溶液，通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙电沉积填充聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，其中，循环伏安法中，扫描范围为-0.35-2V，扫速为100mV，2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的浓度为1mmol/L，硫酸的浓度为8mmol/L，且2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸的摩尔比为1：10，沉积的圈数为42；
(3)将填充完聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的玻碳电极完全浸泡在甲苯中24小时，以完全溶解去除胶体晶体模板，此时，便在该玻碳电极芯的表面上形成了具有三维有序大孔结构的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜，制得了传感器A2，电极芯的面积为0.07cm2；
(4)分别测定得传感器A2表面上的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜的厚度为100nm，三维有序大孔结构中大孔的孔径为316nm。
实施例3
本实施例用于说明本发明的传感器及其制备方法
(1)将玻碳电极芯的表面先用氧化铝抛光，然后将电极芯的表面完全浸渍在在用10mol/L的NaOH溶液和35体积％的双氧水按照体积比1:2的比例混合得到的混合溶液中进行超声波处理11分钟，超声波的功率为160W，再将电极芯的表面依次完全浸渍在50体积％的硝酸水溶液、无水乙醇和去离子水中继续进行超声波处理3分钟，超声波的功率为160W，最后用氮气吹干备用。然后将预处理的电极芯完全浸渍到0.1％的聚苯乙烯水溶液中，将该溶液放入60℃的烘箱中，3天后取出，即得聚苯乙烯微球直径为280nm的胶体晶体模板。
(2)在电化学工作站中，采用2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑和硫酸的水溶液，通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙电沉积填充聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑，其中，循环伏安法中，扫描范围为-0.35-2V，扫速为100mV，2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的浓度为0.8mmol/L，硫酸的浓度为10mmol/L，且2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸的摩尔比为1：12，沉积的圈数为40；
(3)将填充完聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的玻碳电极完全浸泡在甲苯中24小时，以完全溶解去除胶体晶体模板，此时，便在该玻碳电极芯的表面上形成了具有三维有序大孔结构的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜，制得了传感器A3，电极芯的面积为0.07cm2；
(4)分别测定得传感器A3表面上的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜的厚度为90nm，三维有序大孔结构中大孔的孔径为305nm。
实施例4
本实施例用于说明本发明的传感器及其制备方法
按照实施例1的方法制备传感器，不同的是，将2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑替换为3-甲基噻吩，制得传感器A4。
实施例5
本实施例用于说明本发明的传感器及其制备方法
按照实施例1的方法制备传感器，不同的是，将直径为350nm的聚苯乙烯微球替换为直径为500nm的聚苯乙烯微球，形成的三维有序大孔结构中大孔的孔径为500nm，制得传感器A5。
实施例6
本实施例用于说明本发明的传感器及其制备方法
按照实施例1的方法制备传感器，不同的是，步骤(2)中，循环伏安法中，2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的浓度为2mmol/L，硫酸的浓度为20mmol/L，且2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸的摩尔比为1：15，沉积的圈数为50，形成的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑膜的厚度为150nm，制得传感器A6。
对比例1
先合成聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑纳米颗粒，制备方法为：将16g氢氧化钠、12g水合胺(体积分数为50％)、75mL去离子水、0.25g四丁基氯化铵加入到反应装置中，搅拌，试剂溶解呈透明溶液；在冷却条件(10℃)下缓慢加入二硫化碳61g，慢慢加热升温至45℃开始回流，加热至100℃无回流液滴时反应达到完全，然后冷却至常温(25℃)，滴加浓盐酸(质量分数为37％)酸化，即有白色固体析出，滤液为黄色。将滤液进行过滤，过滤得到的固体物质即为粗品，将该粗品在真空烘箱中40℃干燥24小时后用，然后用无水乙醇在室温下进行重结晶，即制得聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑纳米颗粒；将0.5g制备得到的聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑纳米颗粒、50mg导电剂乙炔黑混合溶于0.5gN-甲基吡咯烷酮(溶剂)中，取适量该混合物涂到电极表面，挥发溶剂后，纳米粒子通过疏水、吸附作用固定在玻碳电极表面上，形成纳米薄膜，该薄膜不是三维有序大孔结构，厚度与实施例1相同，制得传感器D1。
测试例
测试例1
分别将对苯二酚在实施例1-6制得的传感器A1-A6和对比例1制得的传感器D1上进行DPV测试，DPV测试的条件为：间隔时间0.3s，振幅0.09s，调制时间0.1s，测试结果见图4。
分别将对苯二酚在实施例1制得的传感器A和对比例1制得的传感器D1上连续进行DPV测试20次，DPV测试条件为：间隔时间0.3s，振幅0.09s，调制时间为0.1s，测试结果分别见图5、图6。
将不同浓度的对苯二酚在实施例1制得的传感器A1上进行DPV测试，DPV测试的条件为：间隔时间0.3s，振幅0.09s，调制时间0.1s，得到不同对苯二酚浓度的DPV响应图(如图7所示)，并根据该DPV响应图建立电流大小与对苯二酚浓度的工作曲线(如图8所示)，工作曲线在0.5-100μM和100-500μM的范围内分别成线性关系，其回归方程分别为，I(μA)＝0.13C(μM)+0.037，I(μA)＝0.084C(μM)+6.14。
采用上述的方法测定，测得不同浓度的对苯二酚在实施例2-6和对比例1制备的传感器上的DPV响应图以及相应的工作曲线(未示出)，通过工作曲线计算出工作曲线的斜率，并利用下面的公式计算灵敏度，计算结果见表1。
测定实施例1制得的传感器A1对对苯二酚的检出限，按照相同的测定方法测定实施例2-6和对比例1的传感器对对苯二酚的检出限，检测结果见表1。
检出限的测定方法为：n次空白实验值的标准偏差的3倍除以灵敏度。
表1
通过图4可以看出，对苯二酚在传感器A1-A3上DPV响应的峰电流比传感器D1和A4-A6上高，说明本发明制得的传感器对对苯二酚有良好的电化学响应；图5是对苯二酚在实施例1制得的传感器A1上连续进行DPV测试20次的DPV响应图，图6是对苯二酚在对比例1制得的传感器D1上连续进行DPV测试20次的DPV响应图，通过比较可以看出，本发明制得的传感器连续测定20次后，峰电流基本不变，传感器的稳定性更好；通过表1可以看出实施例1-3的传感器A1-A3检测对苯二酚的检出限为0.3-0.4μM/L(S/N＝3)，灵敏度为0.53-88.4AM-1cm-2，线性范围为0.5-500μM，这些参数与传感器A4-A6及D1比较，说明本发明制得的传感器能够在较宽的范围内对对苯二酚进行检测，且灵敏度较高，检测范围较宽。
因此，本发明通过制得在电极芯的表面上形成具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜的传感器，提高了传感器检测对苯二酚时的稳定性和重现性，且其检出限低，能够在较宽的范围内对对苯二酚进行检测，灵敏度高。
本发明是在国家自然科学基金(Nos.21361009,21175033)和湖北省自然科学基金(No.2012FFC02401)的支持下完成的。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (18)
1.一种传感器，其特征在于，该传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，且所述导电聚合物膜附着在所述电极芯的表面上，所述三维有序大孔结构中大孔的孔径为300-350nm。
2.根据权利要求1所述的传感器，其中，所述导电聚合物膜的材质选自聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、聚3-甲基噻吩和聚2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中，所述导电聚合物膜的材质为聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的传感器，其中，所述三维有序大孔结构中大孔的孔径为305-325nm。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的传感器，其中，所述导电聚合物膜的厚度为80-150nm。
6.根据权利要求5所述的传感器，其中，所述导电聚合物膜的厚度为90-110nm。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的传感器，其中，所述电极芯为玻碳电极芯、金电极芯和铜电极芯中的一种。
8.根据权利要求7所述的传感器，其中，所述电极芯为玻碳电极芯。
9.一种传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括：
(1)在电极芯的表面上通过加速垂直沉积的方法将微球自组装成胶体晶体模板；
(2)通过循环伏安法在胶体晶体模板的间隙填充导电聚合物；
(3)通过能够溶解所述胶体晶体模板的溶剂溶解去除胶体晶体模板；
所述传感器包括电极芯和具有三维有序大孔结构的导电聚合物膜，所述三维有序大孔结构中大孔的孔径为300-350nm。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，该方法还包括：在步骤(1)前，将电极芯的表面进行预处理，该预处理的方法包括：先用氧化铝抛光电极芯的表面，然后将电极芯表面完全浸渍在用NaOH溶液和双氧水混合得到的混合溶液中进行超声波处理10-12分钟，超声波的功率为80-160W，再将电极芯表面依次完全浸渍在50-60体积％的硝酸水溶液、无水乙醇、去离子水中继续进行超声波处理3-5分钟，最后用氮气吹干备用，其中，NaOH溶液的浓度为5-10mol/L，双氧水的浓度为25-35体积％，NaOH溶液与双氧水的体积比为1:1-2。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述导电聚合物选自聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑、聚3-甲基噻吩和聚2,5-二巯基-1,3,4-噻二唑中的至少一种。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述导电聚合物为聚2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑。
13.根据权利要求9-12中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述循环伏安法的条件包括：导电聚合物单体的浓度为0.1-3mmol/L，硫酸的浓度为1-20mmol/L，且导电聚合物单体与硫酸的摩尔比为1：0.3-20，沉积的圈数为30-60。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述循环伏安法的条件包括：导电聚合物单体的浓度为0.8-1.2mmol/L，硫酸的浓度为8-12mmol/L，且导电聚合物单体与硫酸的摩尔比为1：9-13，沉积的圈数为40-45。
15.根据权利要求9-12中的任意一项所述的方法，其中，所述微球选自聚苯乙烯微球、二氧化硅和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
16.根据权利要求9-12中的任意一项所述的方法，其中，所述电极芯为玻碳电极芯、金电极芯和铜电极芯中的一种。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述电极芯为玻碳电极芯。
18.根据权利要求9-17中任意一项所述的方法制备的传感器。
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