[發明專利]一種氧化鋅納米線陣列/泡沫石墨烯復合材料的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201310479604.4
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103558273A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 岳紅彥;黃碩;郭二軍;俞澤民;王麗萍;張建交;張春宇;常靖;高鑫;張虹
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;B82Y40/00;C01B31/04;C01G9/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種復合材料的制備方法及其應用。

背景技術

石墨烯是由單層碳原子以sp2雜化軌道組成的六角型緊密堆積蜂窩狀結構的二維碳納米材料。石墨烯的特殊單原子結構使其具有良好的導熱和導電性能、高的比表面積、較好的化學穩定性等一系列優異的性能，成為目前研究最熱的材料之一，受到廣泛的關注，應用前景非常廣闊。目前石墨烯的制備方法很多，其中應用較廣泛的是對石墨進行微機械剝離、化學氧化法和化學氣相沉積法。微機械剝離石墨可以制備出高質量的石墨烯，但是產率較低，不適合大規模生產。化學氧化法由于成本低且產量大而受到許多研究人員的青睞，但此法生產出的石墨烯內部含有大量缺陷，片層邊緣殘留大量化學基團，使其導電性能大大降低，一定程度上限制了石墨烯的應用。化學氣相沉積法制備的石墨烯以其優越的電性能受到研究人員及石墨烯生產商的一致認可；這其中利用泡沫鎳作為模板輔助化學氣相沉積法制備的泡沫石墨烯具有極少的缺陷、高的電導性、同時具有大的空隙率和三維網絡形貌，為和金屬氧化物納米材料結合提供了良好的平臺，然而石墨烯的憎水性給該材料和金屬氧化物結合提出了很多挑戰。

氧化鋅是一種重要的寬帶隙半導體材料，室溫激子束縛能60meV，超強的電子遷移率。氧化鋅由于具有良好的生物相容性、電化學穩定性、高的電催化效率，因此被認為是一種具有很高研究價值的敏感材料，在電化學生物傳感器領域具有潛在的應用價值。氧化鋅納米線可以提供直接、快速的電子通道且比表面積大，不過其相對較差的電導性在一定程度上阻礙了其應用。氧化鋅納米線陣列的制備方法通常有金屬有機氣相外延生長，化學氣相沉積，物理氣相沉積，水熱合成等方法。其中水熱合成方法具有合成溫度低，成本低廉且可以大規模化生產，因此備受關注。

帕金森病是一種常見的神經系統變性疾病,其臨床表現主要包括靜止性震顫、運動遲緩、肌強直和姿勢步態障礙，同時患者可伴有抑郁、便秘和睡眠障礙等非運動癥狀。帕金森病最主要的病理改變是中腦黑質多巴胺能神經元的變性死亡，由此而引起紋狀體多巴胺含量顯著性減少而致病。L-多巴是廣泛用于治療帕金森疾病多巴胺的來源，L-多巴可以通過血腦障礙且在芳香族氨基酸脫羧酶的作用下生成多巴胺，以彌補腦部多巴胺的不足。L-多巴制劑目前仍是治療帕金森病最有效的藥物，然而長期服用L-多巴卻會產生毒副作用。因此，準確確定L-多巴在人體中的含量具有非常重要的意義。目前報道的應用于L-多巴檢測的靈敏度較低，一般小于1μA/μmol/L和檢測限較高大于75nmol/L。

發明內容

本發明是要解決現有材料應用于L-多巴檢測時靈敏度低和檢測限較高的技術問題，從而提供一種氧化鋅納米線陣列/泡沫石墨烯復合材料的制備方法及其應用。

本發明的一種氧化鋅納米線陣列/泡沫石墨烯復合材料的制備方法按以下步驟進行：

一、化學氣相沉積法：

1）將泡沫鎳置于石英管式爐中央，在氬氣和氫氣的保護下從室溫以20℃/min～40℃/min的升溫速率加熱至溫度為1000℃～1100℃，并在溫度為1000℃～1100℃的條件下保溫30min～60min，在溫度為1000℃～1100℃的條件下向管式爐中以5sccm～10sccm的速率通入甲烷氣體5min～20min，然后將石英管式爐以80℃/min～100℃/min的冷卻速率從溫度為1000℃～1100℃冷卻至室溫，得到被石墨烯包裹的泡沫鎳；步驟一1）中所述的泡沫鎳密度為420g/m²～440g/m²，厚度為1.6mm～2.0mm；步驟一1）中所述的氬氣的流速為480sccm～500sccm，氫氣的流速為180sccm～200sccm；

2）將聚甲基丙烯酸甲酯溶于乳酸乙酯中，并且在溫度為80℃～120℃的條件下加熱攪拌1h～2h得到混合溶液，按每平方厘米有100μL～200μL的使用量利用加樣槍將混合溶液滴加到步驟一1）得到的被石墨烯包裹的泡沫鎳表面上，在室溫下自然干燥，然后在溫度為150℃～200℃的條件下保溫0.5h～1h得到表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的泡沫石墨烯；步驟一2）中所述的混合溶液中甲基丙烯酸甲酯的質量分數為4%～5%；

3）將步驟一2）得到的表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的泡沫石墨烯切割成表面積為0.5cm²～2cm²的立方體，并完全浸泡于溫度為80℃～90℃、濃度為3mol/L～4mol/L的鹽酸溶液中4h～6h得到去除鎳的三維泡沫石墨烯；