一种表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片的制备方法及应用与流程

技术特征：
1.一种表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、金电极基片的处理：将金电极基片在紫外臭氧清洗机里清洗25-35分钟，再分别用乙醇和去离子水清洗2-3次，用高纯氮气吹扫干燥，得处理后的金电极基片；（2）、金电极的巯基化修饰：将经处理后的金电极基片浸泡在浓度为20mm巯基乙胺的乙醇溶液中，在避光条件下反应24小时，再分别用乙醇和去离子水各淋洗1-3分钟，除去表面残留的硫醇，用高纯氮气吹扫干燥，得经巯基乙胺修饰的金电极基片；（3）、吸附聚丙烯酸（paa）：将经巯基乙胺修饰的金电极基片放入浓度为1-3mg/ml l-1 paa水溶液中，室温浸泡50-70分钟，充分吸附paa，用去离子水淋洗1-2分钟，用高纯氮气吹扫干燥，得经吸附paa的金电极基片；所述的paa水溶液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（4）、吸附金属氧化物（mo
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）纳米颗粒：将经吸附paa的金电极基片浸泡在1-3mg l-1 mo
n
纳米颗粒水分散液中50-70分钟，充分吸附mo
n
纳米颗粒，用去离子水淋洗1-2分钟，用高纯氮气吹扫干燥；所述的mo
n
纳米颗粒为zno，wo3，zro2，mno2，tio2，mgo，al2o3，fe2o3，sio2；所述的mo
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纳米颗粒水分散液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（5）、重复执行步骤（3）至步骤（4），直至qcm晶振金电极基片的振荡频率下降值达8000-12000hz，得经吸附paa/mo
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的qcm金电极基片；（6）、将步骤（5）得到的经吸附paa/mo
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的金电极基片浸入浓度为0.1mol l-1
的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(edc)和浓度为0.1mol l-1
的n-羟基丁二酰亚胺(nhs)体积比为1︰1的混合溶液中，于室温下进行羧基和氨基的亚胺化反应11-13小时，用去离子水淋洗1-2分钟，在室温下干燥8-12小时，得经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片；所述的去离子水为电阻率18.2 mω
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cm的超纯水。2.根据权利要求1所述的表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、金电极基片的处理：将金电极基片在紫外臭氧清洗机里清洗30分钟，再分别用乙醇和去离子水清洗2次，用高纯氮气吹扫干燥，得处理后的金电极基片；（2）、金电极的巯基化修饰：将经处理后的金电极基片浸泡在浓度为20mm巯基乙胺的乙醇溶液中，在避光条件下反应24小时，再分别用乙醇和去离子水各淋洗2分钟，除去表面残留的硫醇，用高纯氮气吹扫干燥，得经巯基乙胺修饰的金电极基片；（3）、吸附聚丙烯酸（paa）：将经巯基乙胺修饰的金电极基片放入浓度为1mg/ml l-1 paa水溶液中，室温浸泡60分钟，充分吸附paa，用去离子水淋洗1分钟，用高纯氮气吹扫干燥，得经吸附paa的金电极基
片；所述的paa水溶液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（4）、吸附zno纳米颗粒：将经吸附paa的金电极基片浸泡在2mg ml-1 zno纳米颗粒水分散液中70分钟，充分吸附zno纳米颗粒，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥；所述的zno纳米颗粒水分散液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（5）、重复执行步骤（3）至步骤（4）直至qcm金电极片的振荡频率下降值达9000-10000hz，得经吸附paa/zno的qcm金电极基片；（6）、将步骤（5）得到的经吸附paa /zno的金电极浸入浓度0.1mol l-1
的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(edc)和浓度0.1mol l-1
的n-羟基丁二酰亚胺(nhs)体积比1︰1的混合溶液中，室温下进行羧基和氨基的亚胺化反应12小时，用去离子水淋洗2分钟，在室温下干燥8-12小时，得经zno纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片；所述的去离子水为电阻率18.2 mω
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cm的超纯水。3.根据权利要求1所述的表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、金电极基片的处理：将金电极基片在紫外臭氧清洗机里清洗25分钟，再分别用乙醇和去离子水清洗3次，用高纯氮气吹扫干燥，得处理后的金电极基片；（2）、金电极的巯基化修饰：将经处理后的金电极基片浸泡在浓度为20mm巯基乙胺的乙醇溶液中，在避光条件下反应24小时，再分别用乙醇和去离子水各淋洗3分钟，除去表面残留的硫醇，用高纯氮气吹扫干燥，得经巯基乙胺修饰的金电极基片；（3）、吸附聚丙烯酸（paa）：将经巯基乙胺修饰的金电极基片放入浓度为1mg/ml l-1 paa水溶液中，室温浸泡70分钟，充分吸附paa，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥，得经吸附paa的金电极基片；所述的paa水溶液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（4）、吸附 wo3纳米颗粒：将经吸附paa的金电极基片浸泡在2mg ml-1 wo3纳米颗粒水分散液中60分钟，充分吸附wo3纳米颗粒，用去离子水淋洗1分钟，用高纯氮气吹扫干燥；所述的wo3纳米颗粒水分散液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（5）、重复执行步骤（3）至步骤（4）直至qcm金电极片的振荡频率下降值达8000-9000hz，得经吸附paa / wo3的qcm金电极基片；（6）、将步骤（5）得到的经吸附paa / wo3的金电极浸入浓度0.1mol l-1
的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(edc)和浓度0.1mol l-1
的n-羟基丁二酰亚胺(nhs)体积比1︰1的混合溶液中，室温下进行羧基和氨基的亚胺化反应12小时，用去离子水淋洗1分钟，在室温下干燥8-12小时，得经wo3纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片；所述的去离子水为电阻率18.2 mω
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cm的超纯水。4.根据权利要求1所述的表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片
的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、金电极基片的处理：将金电极基片在紫外臭氧清洗机里清洗30分钟，再分别用乙醇和去离子水清洗3次，用高纯氮气吹扫干燥，得处理后的金电极基片；（2）、金电极的巯基化修饰：将经处理后的金电极基片浸泡在浓度为20mm巯基乙胺的乙醇溶液中，在避光条件下反应24小时，再分别用乙醇和去离子水各淋洗3分钟，除去表面残留的硫醇，用高纯氮气吹扫干燥，得经巯基乙胺修饰的金电极基片；（3）、吸附聚丙烯酸（paa）：将经巯基乙胺修饰的金电极基片放入浓度为3mg/ml l-1 paa水溶液中，室温浸泡50分钟，充分吸附paa，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥，得经吸附paa的金电极基片；所述的paa水溶液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（4）、吸附zro2纳米颗粒：将经吸附paa的金电极基片浸泡在3mg ml-1 zro2纳米颗粒水分散液中60分钟，充分吸附zro2纳米颗粒，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥；所述的zro2纳米颗粒水分散液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（5）、重复执行步骤（3）至步骤（4）直至qcm金电极片的振荡频率下降值达11000-12000hz，得经吸附paa / zro2的qcm金电极基片；（6）、将步骤（5）得到的经吸附paa / zro2的金电极浸入浓度0.1mol l-1
的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(edc)和浓度0.1mol l-1
的n-羟基丁二酰亚胺(nhs)体积比1︰1的混合溶液中，室温下进行羧基和氨基的亚胺化反应13小时，用去离子水淋洗2分钟，在室温下干燥8-12小时，得经zro2纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片；所述的去离子水为电阻率18.2 mω
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cm的超纯水。5.根据权利要求1所述的表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、金电极基片的处理：将金电极基片在紫外臭氧清洗机里清洗25分钟，再分别用乙醇和去离子水清洗3次，用高纯氮气吹扫干燥，得处理后的金电极基片；（2）、金电极的巯基化修饰：将经处理后的金电极基片浸泡在浓度为20mm巯基乙胺的乙醇溶液中，在避光条件下反应24小时，再分别用乙醇和去离子水各淋洗1分钟，除去表面残留的硫醇，用高纯氮气吹扫干燥，得经巯基乙胺修饰的金电极基片；（3）、吸附聚丙烯酸（paa）：将经巯基乙胺修饰的金电极基片放入浓度为1.5mg/ml l-1 paa水溶液中，室温浸泡70分钟，充分吸附paa，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥，得经吸附paa的金电极基片；所述的paa水溶液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（4）、吸附mno2纳米颗粒：
将经吸附paa的金电极基片浸泡在2.5mg ml-1 mno2纳米颗粒水分散液中60分钟，充分吸附mno2纳米颗粒，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥；所述的mno2纳米颗粒水分散液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（5）、重复执行步骤（3）至步骤（4）直至qcm金电极片的振荡频率下降值达10000-11000hz，得经吸附paa / mno2的qcm金电极基片；（6）、将步骤（5）得到的经吸附paa / mno2的金电极浸入浓度0.1mol l-1
的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(edc)和浓度0.1mol l-1
的n-羟基丁二酰亚胺(nhs)体积比1︰1的混合溶液中，室温下进行羧基和氨基的亚胺化反应11小时，用去离子水淋洗2分钟，在室温下干燥8-12小时，得经mno2纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片；所述的去离子水为电阻率18.2 mω
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cm的超纯水。6.根据权利要求1所述的表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、金电极基片的处理：将金电极基片在紫外臭氧清洗机里清洗30分钟，再分别用乙醇和去离子水清洗2次，用高纯氮气吹扫干燥，得处理后的金电极基片；（2）、金电极的巯基化修饰：将经处理后的金电极基片浸泡在浓度为20mm巯基乙胺的乙醇溶液中，在避光条件下反应24小时，再分别用乙醇和去离子水各淋洗3分钟，除去表面残留的硫醇，用高纯氮气吹扫干燥，得经巯基乙胺修饰的金电极基片；（3）、吸附聚丙烯酸（paa）：将经巯基乙胺修饰的金电极基片放入浓度为2.5mg/ml l-1 paa水溶液中，室温浸泡60分钟，充分吸附paa，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥，得经吸附paa的金电极基片；所述的paa水溶液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（4）、吸附tio2纳米颗粒：将经吸附paa的金电极基片浸泡在3mg ml-1 tio2纳米颗粒水分散液中50分钟，充分吸附tio2纳米颗粒，用去离子水淋洗2分钟，用高纯氮气吹扫干燥；所述的tio2纳米颗粒水分散液用1m盐酸溶液调节到ph=3.5；（5）、重复执行步骤（3）至步骤（4）直至qcm金电极片的振荡频率下降值达10000-11000hz，得经吸附paa / tio2的qcm金电极基片；（6）、将步骤（5）得到的经吸附paa / tio2的金电极浸入浓度0.1mol l-1
的1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺(edc)和浓度0.1mol l-1
的n-羟基丁二酰亚胺(nhs)体积比1︰1的混合溶液中，室温下进行羧基和氨基的亚胺化反应13小时，用去离子水淋洗2分钟，在室温下干燥8-12小时，得到经tio2纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片；所述的去离子水为电阻率18.2 mω
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cm的超纯水。7.权利要求1-6所述方法制备的表面经金属氧化物纳米颗粒修饰的石英晶体微天平传感晶片在石英晶体微天平传感器中的应用，特别是在石英晶体微天平传感电极上的应用，即电极敏感膜上的应用。

技术总结
该制备方法包括将巯基乙胺组装在石英晶振的金电极上，然后交替组装聚丙烯酸和金属氧化物纳米颗粒，最后通过1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺（EDC）和N-羟基丁二酰亚胺（NHS）以进行羧基和氨基的亚胺化反应使得吸附了金属氧化物纳米颗粒的聚丙烯酸以化学键牢固的结合修饰在金电极表面，以得到所述QCM传感晶片。传感晶片。传感晶片。


技术研发人员：许文俭 崔学晨 崔实
受保护的技术使用者：崔学晨
技术研发日：2020.05.06
技术公布日：2021/11/8