[發明專利]一種鎳納米粒碳納米管雜化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310740834.1
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103658676A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳剛;張魯雁;生世俊
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;G01N27/30;B82Y40/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于電分析化學技術領域，具體涉及一種鎳納米粒碳納米管雜化材料及其制備方法和應用。

背景技術

碳納米管是一種具有圓柱狀納米結構的碳的同素異形體，由石墨片按一定的螺旋度卷曲成的無縫納米級圓筒，兩端的“碳帽”由五元環和六元環封閉。自從1991年日本的?Iijima[1]首次報道其存在以來，該材料以其獨特的結構、較高的機械強度、優異的導電性、化學穩定性和催化活性等受到國內外相關領域的廣泛關注，在納米電子器件、超強復合材料、儲氫材料、化學傳感器和催化劑載體等諸多新領域有良好的應用前景，引起了國際物理、化學及材料等領域科學家的廣泛關注。近10年來，國內外對碳納米管的研究與開發異常活躍，在制備、結構、物理性質和應用等方面的探索連連取得重大突破。

碳納米管具有導電性好和比表面積大的特性，其在電化學和生物傳感器方面有良好的應用前景。研究表明碳納米管對一些重要的生物活性物質有較強的電化學催化活性，可顯著提高檢測靈敏度并降低檢測過程中電極表面的污染。目前碳納米管電極的制作方法主要有溶液表面修飾法[2]、本體聚合法[3]和電化學聚合修飾法[4]等，溶液表面修飾法是將碳納米管分散在含有或不含聚合物的溶液中，滴涂在電極表面即可，缺點是碳納米管修飾膜容易從電極表面脫落；本體聚合法是將碳納米管與聚合物預聚體混合，填充到電極管中引發本體聚合以制備電極；電化學聚合修飾法是將碳納米管分散在聚合物的單體溶液中，經電化學聚合將碳納米管固定在電極表面的聚合物中。目前制備的碳納米管電極中電化學活性成分是碳納米管，主要用于酚、苯胺、巰基化合物等電化學物質的檢測，但對糖類、氨基酸、多肽、糖苷類和醇類等物質無電化學響應。

由于鎳能在堿性條件下催化糖類、氨基酸、多肽、糖苷類和醇類等物質的電催化氧化[5]，本發明通過水合肼還原分散有碳納米管的鎳鹽水溶液，制備的鎳納米粒碳納米管雜化材料與石蠟油或硅油混合后填充到玻璃、石英和塑料等材質的管中，制備納米粒碳納米管雜化材料電極。本發明將鎳納米粒的電催化活性和碳納米管的高導電性結合起來，研制的電極可用于糖類、氨基酸、多肽、糖苷類和醇類等物質高靈敏度和高選擇性檢測。

[參考文獻]

[1]?Iijima,?S.,?Nature?1991,?354,?56-58.

[2]?Wang,?J.,?Chen,?G.,?Chatrathi,?M.?P.,?et?al.,?Anal.?Chem.?2004,?76,?298-302.

[3]?Chen,?Q.W.,?Gan,?Z.B.,?Wang,?J.,?et?al.,?Chem.?Eur.?J.?2011,?17,?12458–12464.

[4]?Guo,?M.?L.,?Chen,?J.?H.,?Li,?J.,?et?al.,?Anal.?Chim.?Acta?2005,?532,?71-77.

[5]?Garcia,?M.,?Escarpa,?A.,?Biosens.?Bioelectron.?2011,?26,?2527–2533.。

發明內容

本發明的目的在于提出一種電化學性能好、適用面廣的鎳納米粒碳納米管雜化材料及其制備方法和應用。

本發明提出的鎳納米粒碳納米管雜化材料的制備方法，具體步驟為：

（1）將碳納米管分散于40-80℃的濃硝酸中，攪拌8-16小時，每升濃硝酸可分散碳納米管0.2-20克，產物用蒸餾水洗滌，干燥，得經氧化處理的碳納米管；

（2）稱取一定量氧化處理過的碳納米管，分散到含鎳鹽的水溶液中，靜置一段時間，使鎳離子在碳納米管表面充分吸附，加入含水合肼的堿性水溶液，攪拌混合，反應充分后，于70-90℃水浴中加熱20-50分鐘；反應結束后，得到黑色的鎳納米粒碳納米管雜化材料粉體，再通過抽濾與反應液分離，用大量水清洗，干燥，得鎳納米粒碳納米管雜化材料產物；

本發明制備的鎳納米粒碳納米管雜化材料可以用于制備電化學檢測電極，進一步的步驟為：

（3）將一導線插入塑料、玻璃或者石英等絕緣材質的電極管中，導線的一頭伸出電極管外，該端的電極管用膠固定，導線的另一頭在電極管內，距離電極管另一端末端1-5毫米，用于連接填入管中的電極材料；