当前，电化学传感器多以电极为传感元件[1]，以电流或电势的变化为特征检测信号，具有较高的选择性、较快的分析速度、较高的灵敏度、较低的成本等特点，因此被广泛应用于食品检测、工厂气体监测、环境保护等诸多领域。同时随着时代的不断发展，电化学传感器在微型化、灵敏度、稳定性、响应时间和使用寿命等方面的要求越来越高，因此新型电化学传感器的材料开发越来越受到研究者们的重视。

近年来，随着材料制备技术的不断优化，不同形态和结构的纳米材料被相继开发和研究。纳米材料是指颗粒尺寸在一维以上介于1～100 nm之间的材料，相较于其他同种材料具有较大的比表面积，这就为纳米材料具备优异的物理、化学、电催化等性能提供了基础，因此，将纳米材料应用于传感器电极，可使传感器具有特定的灵敏度和选择性。在电极功能上，将纳米材料在光电磁等方面的特殊功能有机地结合并应用于电极表面，从而实现在分子和原子水平上进行实时精准检测的目的；在应用效果上，利用纳米材料有着较高的比表面积的特性，利于待检测物质与纳米材料的吸附结合，可显著提高传感器性能，因此纳米材料被广泛应用于传感器电极表面的修饰中[2]。目前应用于传感器的纳米材料主要有半导体材料[3-4]、金属材料[5-6]、陶瓷材料[7-8]、有机材料[9-10]和复合材料[11-12]等。

为了解决单一纳米材料中传感性能不够突出以及测试的稳定性等问题，复合纳米材料成为当前传感器电极材料研究的一个热点，尤其金属与导电聚合物的复合材料。在众多的导电聚合物中，聚苯胺（PANI）由于具有其成本低、化学稳定性好、容易合成等优点而备受关注[13]。同时，聚苯胺具有良好的电学、光学以及氧化还原等特质，可广泛应用于电子器件、光学器件、电致变色材料、防腐蚀材料等方面[14]；金属材料具有优良的导电性、催化特性以及机械强度。金属纳米粒子与PANI制备的复合纳米材料不仅具有两者原有的性质，而且两者之间还存在着协同作用，这样使复合材料的物理、化学性能与相应的单体材料相比得到了极大的提升[15]，从而更好地应用于电化学传感器材料中。

1 金属-聚苯胺纳米材料的合成

1.1 一步氧化法

一步氧化法通常是在苯胺单体溶液中加入金属前驱体进行聚合反应来实现的。大多数贵金属盐的标准还原电位都高于苯胺，所以可以通过一步氧化反应将苯胺氧化，同时将贵金属前驱体化合物还原得到零价的贵金属纳米粒子，从而得到了金属纳米粒子嵌入PANI基体中的复合材料，该方法已应用于银、金、铂、铜等制备PANI纳米复合材料[16]。

Cho W等[17]以H2PtCl6为氧化剂和铂的前驱体，在聚苯乙烯磺酸溶液中与苯胺单体溶液通过一步氧化法进行界面聚合，制备了PANI/Pt纳米复合材料。SEM研究表明，铂与苯胺单体的摩尔比与纳米复合材料的形貌有一定的关系：苯胺浓度过高会促进PANI链的二次生长，而过低的苯胺浓度会导致Pt纳米粒子在聚合物基体中的非均匀分布。Xu X等[18]通过将苯胺和HAuCl4混合，在十二烷基硫酸钠存在下，一步氧化制备了均匀的类覆盆子Au纳米粒子和PANI的复合材料，同时探求了该电极材料在水系、乙醇和丙酮等不同溶剂下的电化学性能。

1.2 电化学聚合法

电化学聚合法是指在某一电极电位下，单体物质在电极表面直接相互聚合形成聚合物。将单体物质和金属盐溶液同时分散于溶剂中，在某一电压的作用下，聚合反应发生在电极表面并形成复合物。电化学聚合法操作相对简单，同时它还有一些独特的优点：一是单体物质的聚合和复合可同时进行，直接制备出相应的复合材料；二是通过改变电化学参数（聚合电位和时间等），可以很好地控制复合材料的复合比例及状态。电化学聚合法可以直接制备相应的聚合物复合材料（比如聚苯胺和聚吡咯等），因此电化学聚合法的应用范围比较广。

Anju C等[19]通过过渡金属Cu、Fe与HCl对PANI进行掺杂，发现其对电化学性能有促进作用，并系统地研究了掺杂的PANI的频率依赖性介电常数、交流电导率和循环性能，该聚苯胺在0.1 M H2SO4中具有880 F/g的高比电容和良好的循环稳定性。Wang X等[20]通过苯胺单体在ITO玻璃表面的电聚合（-0.2和1.2 V之间循环）得到PANI薄膜，同时将制备好的Au纳米粒子超声分散后滴在PANI薄膜上，之后放在HAuCl4溶液中，使Au纳米粒子进一步长大，获得了一种基于聚苯胺和Au纳米粒子修饰的三明治结构的灵敏电化学发光DNA生物传感器。

文章来源：《中国金属通报》 网址: http://www.zgjstbzz.cn/qikandaodu/2021/0312/764.html