[發(fā)明專利]一種水滑石碳紙復合材料的制備方法及其作為生物傳感器的應用

有效

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• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN104132983A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 海波;鄒應全;楊遇春;晏凱
• 申請（專利權）人: 北京師范大學;深圳市容大感光科技股份有限公司
• 主分類號: G01N27/327
• 分類號: G01N27/327
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張水俤

1.一種水滑石碳紙復合材料，其特征在于，該復合材料是以碳紙為基底材料，先在碳紙表面沉積AlOOH薄層，再經過原位生長的方法，在碳紙表面生長出多孔水滑石薄膜；所述的多孔水滑石薄膜由垂直于碳紙表面的水滑石片組成，多孔水滑石薄膜的厚度范圍是0.1-1μm，水滑石片之間的水平距離為5-300nm；所述的水滑石片是由二價金屬陽離子、鋁離子和氫氧根以共價鍵構成八面體，通過共邊形成片狀結構，水滑石片的厚度范圍是5-35nm，徑向尺寸范圍是10-300nm。

2.根據權利要求1所述的一種水滑石碳紙復合材料，其特征在于，所述的水滑石片的化學組成為[M²⁺_1-βAl³⁺_β(OH)₂]^β+；M²⁺代表二價金屬陽離子Ni²⁺、Co²⁺中的一種，較佳的為Ni²⁺；1-β和β分別為二價金屬陽離子、Al³⁺的物質的量分數(shù)，且0.2≤β≤0.4；β⁺為水滑石片所帶正電荷量。

3.一種水滑石碳紙復合材料的制備方法，其特征在于，其具體操作步驟為：

1)將碳紙依次浸入乙醇、丙酮、二次水中分別超聲清洗15-30分鐘，在常溫下自然晾干；

2)然后將碳紙浸入到AlOOH膠體溶液中，5-15分鐘后取出，用N₂吹干，完成一層AlOOH的沉積；

3)重復步驟2)操作5-60次，在碳紙表面沉積不同厚度的AlOOH薄層；

4)將表面沉積AlOOH薄層的碳紙浸入到反應底液中，密封，升溫到65-95℃，16-36小時后取出，乙醇淋洗，50-60℃干燥，即得水滑石碳紙復合材料。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的AlOOH膠體溶液的制備方法為：按照異丙醇鋁與去離子水質量比為1/9-1/12的比例將異丙醇鋁溶于去離子水中，70-90℃下攪拌15-45分鐘；使用1-3mol/L的HNO₃水溶液調節(jié)pH至3-4，70-90℃下攪拌1-4小時，然后在45-60℃下干燥得到固體AlOOH，研磨成粉狀；按照AlOOH與去離子水質量比為1/17-1/20的比例溶解，于80-90℃下攪拌30-120分鐘，然后逐滴加入1-3mol/L的HNO₃水溶液，調節(jié)pH至1-4，即得乳白色半透明的AlOOH膠體溶液。

5.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述的反應底液的配制方法為：按照二價金屬陽離子與NH₄NO₃摩爾比為1/5-1/8的比例將可溶二價金屬鹽和NH₄NO₃溶于去離子水中，NH₄NO₃的濃度為1-3mol/L；最后用1-3mol/L的氨水調節(jié)pH至5-7，即得反應底液。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的二價金屬陽離子選自Ni²⁺、Co²⁺中的一種。

7.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述的可溶二價金屬鹽選自硝酸鈷、硝酸鎳中的一種。

8.根據權利要求5所述的方法制備得到的水滑石碳紙復合材料作為生物傳感器的應用。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述的生物傳感器為電化學無酶傳感器。