阅读说明：本技术 一种基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电极及其制备方法与应用 (It is a kind of based on the portable minisize glucose of copper-based nano composite construction without enzyme sensing electrode and the preparation method and application thereof ) 是由 奚亚男 胡淑锦 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电极及其制备方法与应用。本专利提供了一种基于多孔铜和氧化铜的复合材料的高效传感电极,可兼具铜的良好导电性能与氧化铜的优异催化性能,电极采用三电极共面体系,电极尺寸与USB尺寸匹配,形成微型传感电极,可直接与电化学工作站连接。本发明提供的NCA/NPC复合电极具有较高的灵敏度,极低的检出限,较宽的检出范围以及优异的稳定性和抗干扰性能,在0.5～5.0mM的检出范围内其灵敏度为1621μA/mM·cm<Sup>2</Sup>,检出限为338nM,响应时间小于3s,可应用于人体血糖的实际检测。(The present invention provides a kind of based on the portable minisize glucose of copper-based nano composite construction without enzyme sensing electrode and the preparation method and application thereof.This patent provides a kind of efficient sensing electrode of composite material based on Porous Cu and copper oxide, the excellent conductive performance of copper and the excellent catalytic performance of copper oxide can be had both, electrode uses the coplanar system of three electrodes, electrode size is matched with USB size, micro sensing electrode is formed, can directly be connect with electrochemical workstation.NCA/NPC combination electrode sensitivity with higher provided by the invention, extremely low detection limit, wider inspection range and excellent stability and interference free performance, its sensitivity is 1621 μ A/mMcm in the inspection range of 0.5~5.0mM 2 , detect and be limited to 338nM, the response time is less than 3s, can be applied to the actually detected of blood sugar for human body.)

一种基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电 极及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于葡萄糖检测用传感器领域，涉及一种无酶检测葡萄糖的铜基纳米复合结构微型传感电极的制备方法，尤其是传感电极在葡萄糖快速检测中的应用。

背景技术

葡萄糖一种简单而又重要的单糖，它在人类体中能以血糖的形式循环，适当的血糖浓度有助于提升记忆力和认知表现，血糖浓度过低则会导致低血糖症或胰岛素休克等症状，血糖浓度过高则会导致肥胖或糖尿病。糖尿病是全球最常见的疾病之一，近几十年来，糖尿病的发病率不断上升，已被列为四大非传染性疾病之一。糖尿病是一种慢性疾病，会引发多种并发症如视力减退、肾功能衰竭、视网膜病变和中风等，对糖尿病的有效检测与治疗受到社会的广泛关注，因此，研发出高效稳定的葡萄糖传感器是十分有必要的。

现阶段检测葡萄糖的主要方法包括电化学方法、比色法、电导法、光学方法和荧光光谱法，其中电化学法具有检测限低、响应时间短、稳定性好和成本较低等优点，因此得到广泛使用。

目前市面上的电化学葡萄糖传感器一般基于葡萄糖氧化酶(GOD)来检测葡萄糖浓度，但这种酶在固定化过程中容易失活，且基于酶的传感电极难以保持良好的稳定性和重现性，因此有必要研发一种无酶检测的葡萄糖传感电极。

目前拥有构建无酶葡萄糖传感电极的材料有单金属(Pt、Au、Cu等)和合金(Pt-Pd、Pt-Au等)，这些贵金属加工成本极高，因此有必要开发一种高效稳定且成本低廉的材料作为无酶传感电极的基底材料。

专利CN107991371A公开了一种氧化铜非酶葡萄糖电化学传感器，其主要技术方案是利用简便的制备方法合成过渡金属氧化物氧化铜纳米材料，以构建高灵敏度、宽检测范围及低成本的氧化铜非酶葡萄糖电化学传感器。专利制备的CuO/GCE电极具有优良的选择性，可在抗坏血酸等物质的干扰下检测葡萄糖。然而，此法需要在高温下制备，且工艺条件复杂，制备成本较高，不利于产业化。

综上所述，本领域需要一种制备工艺简单的、可重复使用的无酶葡萄糖快速检测传感电极，以降低制备成本，简化检测步骤，使得葡萄糖检测更加高效、稳定。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于铜基纳米复合结构、三电极共面的便携式微型葡萄糖无酶传感电极。

该电极由电极基底、缓冲层、反应层组成；电极基底上设有缓冲层，缓冲层表面设有反应层；缓冲层为铜层；反应层为氧化铜纳米珊瑚阵列/纳米多孔铜。电极由三电极集成共面组成，其中工作电极表面修饰氧化铜纳米珊瑚阵列/纳米多孔铜，对电极表面修饰铂，参比电极表面修饰银-氯化银；工作电极和对电极的距离为50～100μm。

该电极解决了三电极体系无法应用于微型传感器的问题，且制得的叉指电极由于工作电极和对电极之间距离较近，可显著消除电化学测试过程中的浓差极化。

本发明制备的纳米多孔铜具有三维连续结构，厚度可达到3.0～3.3μm，可增大电极比表面积，增加电极表面活性位点，大幅提升电极催化性能，纳米结构反应孔直径为100～300nm，韧带宽度为100～500nm，孔隙率为70～80％，分布均匀，为后续氧化铜的生长提供了足够的孔隙和表面。

本发明制备的纳米多孔铜经过氧化后，表面会生长出直径为40～100nm、长度为200～400nm的珊瑚状氧化铜阵列，每个阵列上的每个氧化铜纳米棒表面均覆盖有粗糙颗粒，进一步丰富了材料的表面结构。

本发明制备的NCA/NPC复合电极层为氧化铜和铜的复合结构，结合了氧化铜对葡萄糖的高催化活性和铜的高电荷传输性，适用于葡萄糖的催化传感。

本发明的另一目的是提供一种基于铜基纳米复合结构、三电极共面的便携式微型葡萄糖无酶传感电极的制备方法。

本发明提供的基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电极的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)在标准集成三电极的对电极上镀铂；

(2)在标准集成三电极的参比电极上修饰银-氯化银；

(3)在标准集成三电极的工作电极上电沉积铜层；

(4)在工作电极正面电沉积金锡合金，再去除金属锡，得到修饰纳米多孔铜的电极；

(5)将工作电极在碱溶液中进行氧化，得到表面修饰氧化铜纳米珊瑚阵列的纳米多孔铜电极。

本发明制备的传感电极采用三电极体系，因此在对电极表面修饰铂，在参比电极表面修饰银-氯化银。

本发明步骤(1)中，镀液的支持电解质优选中性可溶盐，可增加镀液的离子电导率。镀铂溶液组成为H₂PtCl₆ 1mM和KCl 0.1M。

本发明步骤(2)中，镀银-氯化银的溶液组成为：硝酸银40g/L～45g/L、硫代硫酸钠200g/L～250g/L、焦亚硫酸钾40g/L～45g/L、醋酸铵20g/L～30g/L、硫代氨基脲0.6g/L～0.8g/L；电镀温度为25℃，电流密度为0.3A/dm²，时间为15～20min。

本发明制备的传感电极具有多层金属结构，在电极基底表面电镀铜层作为缓冲层，可有效提升电沉积铜锡和基底的结合力，提高电极的稳定性。

本发明步骤(3)中，铜电镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 65g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 380g/L、C₆H₅O₇(NH₄)₃ 23g/L、C₆H₈O₇ 0.5g/L；电镀铜的温度为35℃，电流密度为2.0A/dm²，时间为300s。

因为Cu-Sn的电沉积具有速度快、成本低的工艺特点，本发明选择铜锡合金作为制备纳米多孔铜的前驱体。

为了得到合适性能的纳米多孔铜，需要对电沉积的电镀液进行大量的实验筛选，镀液中主盐的浓度、电沉积的工艺条件和络合剂、添加剂均能影响铜锡镀层的性质。如果镀液中焦磷酸亚锡的比例过低，则难以形成连续的具有较高孔隙率的多孔形貌，若其比例过高，形成多孔框架的组分会因为含量过低而难以支撑三维多孔结构，从而导致材料结合力太差。

本发明步骤(4)中，电沉积所用铜锡合金镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 18～20g/L、Sn₂P₂O₇ 15～16g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 250～300g/L、K₂HPO₄·3H₂O 70～90g/L、H₃PO₄ 3.5～4.0g/L；优选为，Cu₂P₂O₇·3H₂O 19g/L、Sn₂P₂O₇ 15.6g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 280g/L、K₂HPO₄·3H₂O80g/L、H₃PO₄ 3.95g/L。

电沉积铜锡合金时，电流密度过高或过低均会导致铜锡镀层表面粗糙且不均匀，电流密度减小导致锡含量下降，导致多孔铜的孔隙小而少，电流密度过高则导致锡含量的提高，导致溶出组分过多，不利于去合金后维持稳定结构。

本发明步骤(4)中，电沉积温度为20℃～28℃，优选为25℃；电流密度为0.8A/dm²～1.2A/dm²，优选为1.0A/dm²；时间为8001000s；优选为900s。

铜锡合金去合金时，本发明采用酸性试剂，虽然使用碱性试剂也可以达到去除锡的目的，如使用碱与双氧水的混合溶液，但溶液中会同时生成Cu²⁺，以使双氧水迅速分解，造成溶解速率的不可控，同时分解产生的氧气会对产生的细微多孔结构造成破坏，从而使得修饰层结构疏松，且容易与基底层剥离。

本发明步骤(4)中，去除金属锡是使用化学腐蚀法，所用腐蚀液为酸液，去合金温度为70℃，时间为900min。

将纳米多孔铜在碱性溶液中进行氧化后，可以在其表面获得纳米珊瑚状的氧化铜阵列。珊瑚状纳米阵列的形成与反应时间有关，随着氧化时间的延长，纳米多孔铜的光滑韧带逐渐粗糙，并逐渐出现棒状形貌，当时间进一步延长，纳米多孔铜表面会形成大量纳米棒结构，持续反应则会形成珊瑚状纳米阵列。纳米棒均匀分布在电极表面，最终得到纳米多孔铜与表面珊瑚状阵列的复合结构。

然而反应时间过程，制备得到的NCA/NPC修饰层将极易从电极基底脱落，因此要选择合适的氧化反应时间。

本发明步骤(5)中，碱溶液的组成为：(NH₄)₂5₂O₈ 0.1M、NaOH 0.3M；反应温度为10℃，时间为600s。

本发明的另一目的是提供一种基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电极的应用方法。

本发明将高性能的纳米多孔材料与叉指电极结合，通过小间距的叉指电极结构，降低欧姆降，减缓浓差极化，增强信噪比，大幅提升了无酶葡萄糖传感电极的性能。

本发明制备的纳米多孔修饰层为氧化铜和铜的复合结构，结合了氧化铜对葡萄糖的高催化活性和铜的高电荷传输性，适用于葡萄糖的催化传感。

在碱性溶液中，NCA/NPC复合电极表面的氧化铜会被氧化成CuOOH活性中间体，向电镀液中滴加葡萄糖后，CuOOH活性中间体会将葡萄糖氧化为葡萄糖酸，在NCA/NPC复合电极表面对葡萄糖氧化的电催化过程是由Cu(II)/Cu(III)氧化还原来介导的。Cu(III)可充当电子转移介体。

因此，在碱性溶液中，NCA/NPC复合电极对葡萄糖氧化的机理为：

CuO+OH^-→CuOOH+e^-

CuOOH+glucose+e^-→CuO+glucose acid

本发明提供的NCA/NPC复合电极具有较高的灵敏度，极低的检出限，较宽的检出范围以及优异的稳定性和抗干扰性能，在0.5～5.0mM的检出范围内其灵敏度为1621μA/mM·cm²，检出限为338nM，响应时间小于3s。

本发明的有益效果是：

(1)三电极共面结构：将三电极共聚集成在同一电极平面上，且距离恒定，通过叉指电极结构的设计，有效缩小电极之间的间距，减小溶液自身欧姆降，减缓浓差极化，有利于电子的传导，增强了电极的灵敏度；电极可直接与电化学工作站连接，使用方便快捷，可实现即时数据传输。

(2)无酶稳定检测：采用NCA/NPC修饰工作电极，结合了氧化铜对葡萄糖的高催化活性和多孔铜的高电荷传输性，大幅提升了电极检测性能，同时通过纳米结构均匀分布的孔洞提高电极比表面积和孔隙率，使得电极催化性能更强且性能稳定，并实现了葡萄糖的无酶检测，具有良好的稳定性。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。

图1是本发明制备的基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电极的示意图；

图2是纳米多孔铜的扫描电镜图(a)和纳米多孔铜氧化100s后的珊瑚状氧化铜阵列扫描电镜图(b)；

图3是本发明制备的NCA/NPC复合电极和氧化铜修饰电极对0mM葡萄糖(I)和2mM葡萄糖(II)的循环伏安曲线图；

图4是本发明制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中加入2mM葡萄糖，在不同扫描速率(10～100mV/s)下的的循环伏安曲线图；

图5是本发明制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中加入不同浓度的葡萄糖(0.0～5.0mM)后的循环伏安曲线图，扫描速度为100mV/s；

图6是本发明制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中连续加入葡萄糖(0.5～5.0mM)的阶梯响应信号曲线图；

图7是本发明制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中连续滴加葡萄糖(0.0～10.0mM)的计时电流曲线图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

一种基于铜基纳米复合结构的便携式微型葡萄糖无酶传感电极的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)在标准集成三电极的对电极上镀铂；

(2)在标准集成三电极的参比电极上修饰银-氯化银；

(3)在标准集成三电极的工作电极上电沉积铜层；

(4)在工作电极正面电沉积金锡合金，再去除金属锡，得到修饰纳米多孔铜的电极；

(5)将工作电极在碱溶液中进行氧化，得到表面修饰氧化铜纳米珊瑚阵列的纳米多孔铜电极。

进一步，步骤(1)中，镀铂溶液组成为H₂PtCl₆ 1mM和KCl 0.1M。

进一步，步骤(2)中，镀银-氯化银的溶液组成为：硝酸银40g/L～45g/L、硫代硫酸钠200g/L～250g/L、焦亚硫酸钾40g/L～45g/L、醋酸铵20g/L～30g/L、硫代氨基脲0.6g/L～0.8g/L；电镀温度为25℃，电流密度为0.3A/dm²，时间为15～20min。

进一步，步骤(3)中，铜电镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 65g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 380g/L、C₆H₅O₇(NH₄)₃ 23g/L、C₆H₈O₇ 0.5g/L；电镀铜的温度为35℃，电流密度为2.0A/dm²，时间为300s。

进一步，步骤(4)中，电沉积所用铜锡合金镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 18～20g/L、Sn₂P₂O₇ 15～16g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 250～300g/L、K₂HPO₄·3H₂O 70～90g/L、H₃PO₄ 3.5～4.0g/L；优选为，Cu₂P₂O₇·3H₂O 19g/L、Sn₂P₂O₇ 15.6g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 280g/L、K₂HPO₄·3H₂O80g/L、H₃PO₄ 3.95g/L。

进一步，步骤(4)中，电沉积温度为20℃～28℃，优选为25℃；电流密度为0.8A/dm²～1.2A/dm²，优选为1.0A/dm²；时间为8001000s；优选为900s。

进一步，步骤(4)中，去除金属锡是使用化学腐蚀法，所用腐蚀液为酸液，去合金温度为70℃，时间为900min。

进一步，步骤(5)中，碱溶液的组成为：(NH₄)₂S₂O₈ 0.1M、NaOH 0.3M；反应温度为10℃，时间为600s。

以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。

实施例1

NCA/NPC复合电极的制备：

(1)将标准集成三电极的对电极单独连通，以标准铂电极作为对电极，使其在-0.4V的电位下电沉积15min，镀铂溶液组成为H₂PtCl₆ 1mM和KCl 0.1M。

(2)将标准集成三电极的参比电极单独连通，以银丝电极作为对电极，使其在25℃、电流密度为0.3A/dm²的环境中电沉积15min，镀银-氯化银的溶液组成为：硝酸银40g/L、硫代硫酸钠200g/L、焦亚硫酸钾40g/L、醋酸铵20g/L、硫代氨基脲0.6g/L。

(3)对修饰过对电极和参比电极的标准集成三电极进行水洗、去油和水洗处理，再将其工作电极单独连通，以其为阴极，在其表面电沉积铜层，在35℃、电流密度为2.0A/dm²的环境中电镀300s，铜电镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 65g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 380g/L、C₆H₅O₇(NH₄)₃ 23g/L、C₆H₈O₇ 0.5g/L。

(4)在25℃、流密度为1.0A/dm²的条件下电沉积反应900s，电沉积所用铜锡合金镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 19g/L、Sn₂P₂O₇ 15.6g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 280g/L、K₂HPO₄·3H₂O80g/L、H₃PO₄ 3.95g/L。

电沉积后取出电极，用去离子水清洗，然后在空气中干燥，接着将其置入硫酸(体积分数为10％)中去合金反应900min，反应温度为70℃。

(5)将电极取出，用去离子水清洗，然后在空气中干燥，再将其置入碱溶液中反应600s，反应温度为10℃，碱溶液的组成为：(NH₄)₂S₂O₈ 0.1M、NaOH 0.3M。

反应完成后取出电极，用去离子水清洗后置入60℃烘箱内干燥30min，得到NCA/NPC复合电极。

具体制备成本和电极表面修饰层电镜图可见附图1和附图2。

实施例2

NCA/NPC复合电极的制备：

(1)将标准集成三电极的对电极单独连通，以标准铂电极作为对电极，使其在-0.4V的电位下电沉积15min，镀铂溶液组成为H₂PtCl₆ 1mM和KCl 0.1M。

(2)将标准集成三电极的参比电极单独连通，以银丝电极作为对电极，使其在25℃、电流密度为0.3A/dm²的环境中电沉积15min，镀银-氯化银的溶液组成为：硝酸银40g/L、硫代硫酸钠200g/L、焦亚硫酸钾40g/L、醋酸铵20g/L、硫代氨基脲0.6g/L。

(3)对修饰过对电极和参比电极的标准集成三电极进行水洗、去油和水洗处理，再将其工作电极单独连通，以其为阴极，在其表面电沉积铜层，在35℃、电流密度为2.0A/dm²的环境中电镀300s，铜电镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 65g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 380g/L、C₆H₅O₇(NH₄)₃ 23g/L、C₆H₈O₇ 0.5g/L。

(4)在25℃、流密度为1.2A/dm²的条件下电沉积反应1000s，电沉积所用铜锡合金镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 19g/L、Sn₂P₂O₇ 15.6g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 280g/L、K₂HPO₄·3H₂O80g/L、H₃PO₄ 3.95g/L。

电沉积后取出电极，用去离子水清洗，然后在空气中干燥，接着将其置入硫酸(体积分数为10％)中去合金反应900min，反应温度为70℃。

(5)将电极取出，用去离子水清洗，然后在空气中干燥，再将其置入碱溶液中反应600s，反应温度为10℃，碱溶液的组成为：(NH₄)₂S₂O₈ 0.1M、NaOH 0.3M。

反应完成后取出电极，用去离子水清洗后置入60℃烘箱内干燥30min，得到NCA/NPC复合电极。

实施例3

NCA/NPC复合电极的检测性能测试：

将实施例1制备的NCA/NPC复合电极置入0.1M KOH缓冲液中，并加入2mM葡萄糖，在在不同扫描速率(10～100mV/s)下进行循环伏安曲线测试，得到结果如附图4。从图中可以得出结论，本发明制备的NCA/NPC复合电极表面发生的是受表面扩散控制的电催化过程，电极可以用于葡萄糖检测。

将实施例1制备的NCA/NPC复合电极置入0.1M KOH缓冲液中，并加入不同浓度的葡萄糖(0.0～5.0mM)，在扫描速度为100mV/s条件下进行循环伏安曲线测试，得到结果如附图5。从图中可以得出结论，本发明制备的NCA/NPC复合电极对葡萄糖具有明显的电催化作用，可用于葡萄糖检测，并可进一步实现定量检测。

实施例4

NCA/NPC复合电极检测葡萄糖的定量测试：

将实施例1制备的NCA/NPC复合电极置入0.1M KOH缓冲液中，并连续加入葡萄糖溶液(0.0～5.0mM)，在测试电位为0.6V的情况下进行阶梯响应信号测试，得到结果如附图6。从图中可以得出结论，本发明制备的NCA/NPC复合电极最低检出限为388μM，并在0.5～5.0mM的检出范围内拥有1621μA/mM·cm²的高灵敏度。

将实施例1制备的NCA/NPC复合电极置入0.1M KOH缓冲液中，并连续加入葡萄糖溶液(0.0～10.0mM)，在测试电位为0.6V的情况下进行计时电流测试，得到结果如附图7。从图中可以得出结论，本发明制备的NCA/NPC复合电极平均响应时间小于3s，可用于实际人体的葡萄糖快速检测。

实施例5

NCA/NPC复合电极检测葡萄糖的实际应用：

将实施例1制备的NCA/NPC复合电极置入人体血清样品溶液和葡萄汁饮料样品中，检测其中的葡萄糖浓度，并通过商业血糖仪直接检测相同的样品，获得标准参考值。其中人体血清样品先用0.1M KOH缓冲液稀释50倍，葡萄汁饮料以4000rpm转速离心5min，然后稀释5000倍以降低基质效应，减轻干扰因素。记录人体血清样品、葡萄汁饮料和加标样品(加入已知浓度的葡萄糖溶液)的测试结果如下：

从上表可以得出结论，本发明制备的NCA/NPC复合电极在实际应用中具有很高的精准度和优异的可靠性。

对比例1

氧化铜修饰电极的制备：

(1)将标准集成三电极的对电极单独连通，以标准铂电极作为对电极，使其在-0.4V的电位下电沉积15min，镀铂溶液组成为H₂PtCl₆ 1mM和KCl 0.1M。

(2)将标准集成三电极的参比电极单独连通，以银丝电极作为对电极，使其在25℃、电流密度为0.3A/dm²的环境中电沉积15min，镀银-氯化银的溶液组成为：硝酸银40g/L、硫代硫酸钠200g/L、焦亚硫酸钾40g/L、醋酸铵20g/L、硫代氨基脲0.6g/L。

(3)对修饰过对电极和参比电极的标准集成三电极进行水洗、去油和水洗处理，再将其工作电极单独连通，以其为阴极，在其表面电沉积铜层，在35℃、电流密度为2.0A/dm²的环境中电镀300s，铜电镀液的组成为：Cu₂P₂O₇·3H₂O 65g/L、K₄P₂O₇·3H₂O 380g/L、C₆H₅O₇(NH₄)₃ 23g/L、C₆H₈O₇ 0.5g/L。

(4)将电极取出，用去离子水清洗，然后在空气中干燥，再将其置入碱溶液中反应600s，反应温度为10℃，碱溶液的组成为：(NH₄)₂S₂O₈ 0.1M、NaOH 0.3M。

反应完成后取出电极，用去离子水清洗后置入60℃烘箱内干燥30min，得到氧化铜修饰电极。

以上步骤中使用的电极基底与实施例1和实施例2相同。

对比例2

NCA/NPC复合电极葡萄糖响应测试：

将实施例1制备的NCA/NPC复合电极和对比例1制备的氧化铜修饰电极置入0.1MKOH缓冲液中，测试其循环伏安曲线图，之后分别加入2mM葡萄糖，再测试其循环伏安曲线，得到结果如附图3。从图中可以得出结论，本发明制备的NCA/NPC复合电极相比对比例1制备的氧化铜修饰电极对葡萄糖氧化具有更强的催化性能，即本发明制备的氧化铜和多孔铜的复合结构可有效提升电极对葡萄糖的电催化氧化性能和响应性能。

综上所述，本发明制备的NCA/NPC复合电极具有较高的灵敏度，极低的检出限，较宽的检出范围以及优异的稳定性和抗干扰性能。

表征分析

附图1是实施例1制备的NCA/NPC复合电极示意图。本发明制备的传感电极采用三电极共面集成体系，电极尺寸与USB接口匹配，可以直接与电化学工作站相连，便于数据传输。

附图2是实施例1制备的纳米多孔铜的扫描电镜图(a)和纳米多孔铜氧化100s后的珊瑚状氧化铜阵列扫描电镜图(b)。从图(a)中可看出，纳米多孔铜表面分布着直径100～300nm的反应孔，韧带宽度为100～500nm，孔隙率为70～80％；从图(b)中可看出，纳米多孔铜氧化100s后，其表面的纳米阵列还处于初步阶段，因此需调整氧化反应时间。纳米多孔铜经过氧化后，表面会生长出直径为40～100nm、长度为200～400nm的珊瑚状氧化铜阵列，每个阵列上的每个氧化铜纳米棒表面均覆盖有粗糙颗粒，进一步丰富了材料的表面结构。

附图3是实施例1制备的NCA/NPC复合电极和对比例1制备的氧化铜修饰电极在含有葡萄糖(II)和不合葡萄糖(I)的电解液中的循环伏安曲线图。从图中可以看出，在不含葡萄糖的电解液中，实施例1制备的NCA/NPC复合电极显示出更高的电流密度，这表明具有粗糙表面的NCA/NPC具有显著提升电极比表面积和活性位点数量的作用；在含有葡萄糖的电解液中，对比例1制备的氧化铜修饰电极在0.5V附近出现阳极峰，实施例1制备的NCA/NPC复合电极则在较低电位的0.4V处出现阳极峰，这表明实施例1制备的NCA/NPC复合电极和对比例1制备的氧化铜修饰电极对葡萄糖均具有较强的响应，同时，NCA/NPC复合电极显现的更低电位表明了实施例1制备的NCA/NPC复合电极相比对比例1制备的氧化铜修饰电极对葡萄糖氧化具有更强的催化性能，即本发明制备的氧化铜和多孔铜的复合结构可有效提升电极对葡萄糖的电催化氧化性能。

附图4是实施例1制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中加入2mM葡萄糖，在不同扫描速率(10～100mV/s)下的的循环伏安曲线图。从图中可以看出，阳极峰值的电流密度随着扫描速率的增加而增加，且拟合发现阳极峰值的电流密度与扫描速率的平方根成正比(R²＝0.9958)，表明实施例1制备的NCA/NPC复合电极表面发生的是受表面扩散控制的电催化过程。

附图5是实施例1制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中加入不同浓度的葡萄糖(0.0～5.0mM)后的循环伏安曲线图，扫描速度为100mV/s。从图中可以看出，随着葡萄糖浓度的升高，电极氧化电流也随之增强，表明实施例1制备的NCA/NPC复合电极对葡萄糖具有明显的电催化作用，可用于葡萄糖检测，并可进一步实现定量检测。

附图6是实施例1制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中连续加入葡萄糖的阶梯响应信号曲线图。从图中可以看出，随着葡萄糖浓度的递增，响应电流逐步增加，可看出NCA/NPC复合电极可以在极低浓度下检测葡萄糖，计算得到复合电极的最低检出限为388μM(S/N＝3)；并在0.0～5.0mM的检出范围内进行线性拟合，其相关系数分别为0.9971，可计算出电极的灵敏度为1621μA/mM·cm²。

附图7是实施例1制备的NCA/NPC复合电极在0.1M KOH缓冲液中连续滴加葡萄糖(0.0～10.0mM)的计时电流曲线图。从图中可以看出，随着葡萄糖浓度的递增，响应电流逐步增加，可看出NCA/NPC复合电极可以在较高浓度下检测葡萄糖，当葡萄糖浓度持续增加时，响应电流迅速增加并快速达到稳定水平，平均响应时间小于3s；在3.0～7.0mM的检出范围内进行线性拟合，其相关系数分别为0.9896，可计算出电极的灵敏度为1028μA/mM·cm²。其中3.0～7.0mM浓度范围涵盖了人体血液的正常葡萄糖浓度范围，因此实施例1制备的NCA/NPC复合电极可用于实际的葡萄糖快速检测。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经过适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本发明中所未详细描述的技术细节，均可通过本领域中的任一现有技术实现。特别的，本发明中所有未详细描述的技术特点均可通过任一现有技术实现。