[發(fā)明專利]一種Co4S3/氮摻雜石墨烯復合材料的制備方法及其應用

有效

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• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN106908498B
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發(fā)明（設計）人: 魏先文;張琴;吳芳輝;楊俊卿
• 申請（專利權）人: 安徽工業(yè)大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

本發(fā)明公開了一種Co₄S₃/氮摻雜石墨烯復合材料的制備方法及其應用，屬于無機材料合成及分析領域。該復合材料首先采用氨水調制成堿性環(huán)境，利用水合肼與氧化石墨烯反應轉化為氮摻雜石墨烯，然后再加入乙酸鈷和硫脲通過溶劑熱過程制得。本發(fā)明合成工藝簡單，成本低，主體反應水相中進行，反應條件溫和，同時采用該復合材料構筑的電化學傳感器因為發(fā)揮了大比表面積、高導電性以及強生物相容性的氮摻雜石墨烯和電子傳遞特性佳的Co₄S₃納米材料之間的協(xié)同作用而對過氧化氫的電化學還原表現(xiàn)出較強的催化作用，并且檢測線性范圍寬、檢測限低、靈敏度高選擇性好，已成功用于實際樣品中過氧化氫的分析檢測。

技術領域

本發(fā)明屬于無機材料合成與分析領域，具體涉及一種簡便制備Co₄S₃/氮摻雜石墨烯復合材料的方法及其應用。

背景技術

過氧化氫作為一種重要的化工產(chǎn)品，其被廣泛用于紡織、化工、造紙、電子、食品衛(wèi)生及其它領域，同時過氧化氫還是人體中除氧化酶之外所有酶的活性產(chǎn)物，它的含量過高會直接導致人體細胞損傷或老齡化，進而失調。毒理學研究還證實，一定量的過氧化氫對人體黏膜有強烈的刺激損傷作用。因此，快速定量檢測過氧化氫具有重要意義。過氧化氫的檢測方法有熒光法、色譜法、光度法及毛細管電泳法等，其中固相電化學傳感法因操作快捷、無需昂貴的儀器、試劑損耗少、前處理簡單等優(yōu)點受到科研工作者的廣泛關注。

一般來說，過氧化氫在裸電極上過電位較高而導致還原信號難以被捕捉，因此科研工作者嘗試采用不同的電子媒介材料修飾至基底電極表面制作成傳感薄膜來檢測過氧化氫。近年來，很多材料如比表面積大、導電性好、的二維碳納米材料—石墨烯被成功用于過氧化氫的測定。另一方面，不同的二元鈷硫化物(CoS_x，如Co₉S₈、CoS、Co₄S₃、Co₂S₃、CoS₂等)因為制備簡單，原料低廉、低毒、功能可調控性而成為工業(yè)脫硫反應的催化劑明星材料。將石墨烯中部分碳原子替換成氮原子改變原有的電荷分布和自旋密度，增強吸附性和生物相容性之后再與鈷硫化物復合將有可能進一步改善石墨烯的電子傳輸效率以及穩(wěn)定性，從而構建出對過氧化氫高靈敏度和高選擇性響應的電化學傳感器。迄今為止，氮摻雜石墨烯基Co₄S₃復合材料的制備及電化學法檢測過氧化氫未見報道，與已有的修飾劑材料相比，Co₄S₃/氮摻雜石墨烯復合材料制備方法更為簡單，反應條件溫和，主體反應水相中進行，對環(huán)境友好，而且復合材料的分散性好，有效彌補了其它修飾劑構筑的電化學傳感器在測定過氧化氫過程中背景電流大，導電性差、靈敏度和選擇性低的缺陷，實用性更強。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的電化學傳感器測定過氧化氫技術中修飾劑的合成過程復雜、原材料耗費過多、反應條件苛刻、電化學傳感靈敏度和選擇性低、線性響應范圍窄等缺陷，通過簡單的反應工藝，較為溫和的反應條件，綠色的反應環(huán)境，高效的分離方法制備出新型電催化作用較強的Co₄S₃/氮摻雜石墨烯復合材料，并充分利用性能獨特的石墨烯為優(yōu)良載體摻雜能顯著提高電子活性以及電子傳遞性能的Co₄S₃納米材料來實現(xiàn)對過氧化氫的高靈敏度和高選擇性測定。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過以下技術方案予以實現(xiàn)的。

本發(fā)明一種Co₄S₃/氮摻雜石墨烯復合材料的制備方法，具體包括以下步驟：

(1)分散活化氧化石墨烯：

稱取30～80mg氧化石墨烯分散于蒸餾水中超聲分散2～5小時。

(2)制備氮摻雜石墨烯：