[發(fā)明專利]AuCu雙金屬納米顆粒-多壁碳納米管復合材料及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN110346440B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 劉玥伶;王平;柳楊
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: G01N27/333
• 分類號: G01N27/333;B82Y15/00;B82Y30/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本發(fā)明公開了AuCu雙金屬納米顆粒?多壁碳納米管復合材料及其制備方法與應用，首次提出并報導將AuCu雙金屬納米顆粒與多壁碳納米管耦合作為固接傳導層應用于固接離子選擇性電極中；尤其是有序AuCu雙金屬納米顆粒?多壁碳納米管復合材料，將其作為中間層形成的電位傳感器(電極)，通過分別測定陽離子和陰離子來評估電位傳感器的性能；結果表明傳感器具有高的雙電層電容，快速的電荷轉移和低的電位漂移等特點，此外，干擾因素氧化還原電對和光照均對制備的電極沒有影響；由于oAuCuNPs?MWCNTs具有高的疏水性，電位水層實驗顯示在離子選擇性膜和金屬導體之間不存在水層；這些結果表明，雙金屬納米材料和碳納米材料的復合材料作為傳導層應用于離子選擇性電極中有非常好的前景。

技術領域

本發(fā)明涉及電極材料領域，更具體地說，涉及一種AuCu雙金屬納米顆粒-多壁碳納米管復合材料及其制備方法與應用。

背景技術

離子選擇性電極(ISEs)已廣泛應用于化學分析的各個領域。然而，傳統的液體接觸式離子選擇性電極在電位響應和檢測限方面存在一些缺陷，這是由于電極內部電解質的離子流會擴散到傳感膜(ISM)中。此外，這種電極難以制備和微型化。固體接觸式離子選擇性電極(SC-ISEs)是傳統液體接觸式離子選擇性電極的良好替代品，它具有工藝簡單、易于小型化并且維護成本低等優(yōu)點，因此受到了廣泛的關注。涂絲電極(CWEs)是SC-ISEs最初的形式，然而由于在ISM和金屬導體之間缺乏良好的傳導界面而造成電勢不穩(wěn)定的問題。解決這個問題的一個方法是將具有混合離子和電子轉導性的導電聚合物應用于電極中，作為離子-電子傳導層，使電荷能在ISM和金屬導體之間快速轉移。導電聚合物，如聚吡咯、聚(3-辛基噻吩)和聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)，可以促進ISM和金屬導體界面處的電荷轉移從而提高電位的穩(wěn)定性。然而，大多數導電聚合物存在一些缺陷，例如干擾因素氧化還原電對和光照會對電極產生影響，而在臨床和環(huán)境的“原位”檢測中這些副反應有十分關鍵的影響。

近年來，許多納米材料被用作離子-電子傳導層應用于SC-ISEs中，以獲得更加穩(wěn)定和可靠的電勢響應。一方面，碳納米材料，如碳黑、石墨烯和多壁碳納米管等，被用作SC-ISEs的離子-電子傳導層。它們固有的疏水性，良好的導電性和大的電容可以獲得良好的電位穩(wěn)定性，并且可以消除ISM和金屬導體之間的水層。另一方面，單金屬納米材料，如鉑納米顆粒和金納米顆粒，也被應用于SC-ISEs中作為傳導層。由于它們高的電化學活性、大的比表面積和量子尺寸效應，基于單金屬納米材料的SC-ISEs展現出良好的電位穩(wěn)定性和高的電容。在這兩種情況下，將碳納米材料或單金屬納米材料作為離子-電子傳導層都可以提高SC-ISEs的響應性能。此外，將這兩種材料的復合材料作為傳導層可以進一步提高SC-ISEs的響應性能，使它們更適合成為能在零電流背景下工作的通用傳導層。例如，基于碳黑的鉀離子選擇性固接電極(K⁺-SC-ISEs)，它的電位漂移和電容的數值分別為19.6μV/s和51μF，而基于鉑納米顆粒的K⁺-SC-ISEs分別為12.2μV/s和82μF。此外，基于碳黑和鉑納米顆粒復合材料的K⁺-SC-ISEs產生了更低的電位漂移(4.6μV/s)和更大的電容(217μF)。由于碳黑和鉑納米顆粒的協同作用，基于碳黑-鉑納米顆粒復合材料的電極產生了更好的響應性能。碳黑與鉑納米顆粒的整合形成了兼具有這兩種材料性質的雜化材料，具有非常好的應用前景。因此，為SC-ISEs開發(fā)新的納米復合材料以此獲得優(yōu)異的分析性能非常具有吸引力。

發(fā)明內容

本發(fā)明的第一個目的在于，通過將雙金屬納米顆粒與碳納米材料進行復合，提供一種AuCu雙金屬納米顆粒-多壁碳納米管復合材料的制備方法。

本發(fā)明的第二個目的在于，提供上述制備方法制備得到的AuCu雙金屬納米顆粒-多壁碳納米管復合材料。

本發(fā)明的第三個目的在于，提供AuCu雙金屬納米顆粒-多壁碳納米管復合材料在固接離子選擇性電極中作為離子-電子傳導層的應用。