【摘 要】
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准确检测葡萄糖在医疗诊断、环境监控以及食品加工等领域至关重要。非酶葡萄糖传感器因其准确性高、成本低、操作简单等优势在众多检测方法中脱颖而出。随着柔性电子设备的发展,可穿戴传感器因其小型化、便携化、实时性等特点受到广泛关注。但目前制备的柔性电极大多需将活性物质负载在其他柔性导电基体上,这限制了其在可穿戴领域的应用。因此,开发一种无需粘结剂且兼具高性能和高柔韧性的纳米结构电极材料在可穿戴葡萄糖传感器领
【基金项目】
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国家自然科学基金（51671077,52071125）； 河北省自然科学基金（E2020202176）；
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准确检测葡萄糖在医疗诊断、环境监控以及食品加工等领域至关重要。非酶葡萄糖传感器因其准确性高、成本低、操作简单等优势在众多检测方法中脱颖而出。随着柔性电子设备的发展,可穿戴传感器因其小型化、便携化、实时性等特点受到广泛关注。但目前制备的柔性电极大多需将活性物质负载在其他柔性导电基体上,这限制了其在可穿戴领域的应用。因此,开发一种无需粘结剂且兼具高性能和高柔韧性的纳米结构电极材料在可穿戴葡萄糖传感器领域具有重要的研究意义。本文采用自由脱合金法制备出纳米多孔镍@氧化镍/非晶合金（NP-Ni@Ni O/MG）电极,随后采用水浸泡法制备出Ni（OH）2/NP-Ni/MG复合电极,最后采用电沉积法制备Cu@Ni（OH）2/NP-Ni/MG复合电极。系统地研究制备工艺对三种类型电极材料微观形貌、柔性和葡萄糖电催化性能的影响,并对Ni（OH）2纳米花瓣和Cu枝晶的生长机理和葡萄糖电催化反应机理进行了分析。首先,以Ni40Zr20Ti40非晶合金条带为前驱体,在0.05 M HF溶液中脱合金,制备了具有三维双连续孔洞/韧带结构的NP-Ni@Ni O/MG电极材料。随着脱合金时间的增加,孔径尺寸和脱合金层厚度增大。脱合金4 h的电极材料（NM-4）灵敏度最高,为1.106m A m M-1 cm-2,线性范围可达16 m M,且具有优异的柔韧性。其次,为了提升材料的葡萄糖电催化性能,以NM-4材料为基体,浸泡在去离子水中,原位合成了Ni（OH）2纳米花瓣。浸泡时间较短时,纳米花瓣在韧带上相互交错呈网状,随着浸泡时间的增加,纳米花瓣尺寸增大,并在网状Ni（OH）2层上团簇成纳米花。浸泡4天的电极材料（NNM-4）灵敏度最高,为1.496 m A m M-1 cm-2,线性范围可达18 mM,且具有良好比电容和倍率性的双重优势,有望成为自供电式葡萄糖检测元件。最重要的是,Ni（OH）2/NP-Ni/MG电极材料在不同弯曲情况下均未断裂,且性能未有很大波动。浸泡后电极材料的性能有所提高,表明Ni（OH）2纳米花瓣的引入有利于提升电极材料的葡萄糖电催化性能。最后,由于多组分间的协同作用能进一步提高材料的性能,以NNM-4复合材料为基体,在0.1 M Cu SO4溶液中电沉积,生成了Cu枝晶。随着电沉积时间的延长,枝晶尺寸增大,电极的导电性提高。电沉积1 min时,电极材料的灵敏度最高,为1.629m A m M-1 cm-2,线性范围达18 m M,柔韧性优异。表明该Cu@Ni（OH）2/NP-Ni/MG复合电极兼具优异柔韧性和电催化性能,有望应用于可穿戴式葡萄糖传感器。
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