[發(fā)明專利]一種分級納米多孔氧化銅材料的制備方法及其傳感應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910035131.6
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109796038B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫立賢;羅玉梅;徐芬;鄒勇進;向翠麗;張可翔;閆二虎;林向成
• 申請（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號: C01G3/02
• 分類號: C01G3/02;B82Y30/00;G01N27/48
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司 45112
• 代理人: 羅玉榮

本發(fā)明提供了一種分級納米多孔氧化銅材料，以棒狀金屬有機框架為前驅(qū)體制備得到，材料的形貌是由均勻納米顆粒構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)，比表面積范圍在20?80 m² g^?1。其制備方法包括以下步驟：1）棒狀金屬有機框架前驅(qū)體制備；2）熱解處理。作為檢測葡萄糖含量傳感器的應(yīng)用：先獲得葡萄糖濃度與電流之間的線性關(guān)系；再對待測葡萄糖溶液濃度進行檢測。檢測時間少于4 s，檢測范圍為50?300μmol L^?1，相關(guān)系數(shù)R范圍為0.9992?0.9999。本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1、操作簡單、效率高、可重復(fù)性高、易于生產(chǎn)；2、具有高的電催化活性和高傳感性能。本發(fā)明材料對葡萄糖溶液具有明顯的響應(yīng)，在電化學(xué)傳感器領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分級納米多孔氧化銅材料的制備方法及其傳感應(yīng)用。

背景技術(shù)

非酶葡萄糖傳感器由于其成本低、穩(wěn)定性高、響應(yīng)快、超低檢測限，靈敏度高等特點近年來引起了越來越多的研究興趣。過去的十幾年中葡萄糖無酶傳感器的發(fā)展迅速，將納米材料用于構(gòu)建葡萄糖無酶傳感器，得到的傳感器具有選擇性良好、靈敏度高、檢測限低和長期穩(wěn)定性好的優(yōu)點。基于非酶葡萄糖傳感器的電極材料包括金屬（Au、Pt、Pd等），合金（PtPb、PtRu等），金屬氧化物（Co₃O₄、CuO、RuO₂等），碳材料和絡(luò)合物等。此外，研究學(xué)者們也致力于制備新型材料應(yīng)用于葡萄糖無酶傳感器。

金屬有機框架材料（Metal-Organic frameworks, MOFs），是通過配位鍵將有機配體和金屬離子自組裝起來，從而構(gòu)筑出的具有周期性網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料。MOFs由有機配體和金屬離子組成，可以充分利用配體及金屬配位的多樣性，使其結(jié)構(gòu)具有高度的可調(diào)控性；作為孔洞材料，具有高的比表面積、多樣性的孔洞結(jié)構(gòu)和孔洞尺寸，使其具有多功能化；合成方法比較簡單，成本低。一般說來，具有可控孔洞特性的MOFs可以為客體分子的選擇性吸附或結(jié)合提供特定的內(nèi)部環(huán)境。

此外，近年來隨著對MOFs的不斷深入研究和了解，MOFs被廣泛用作前驅(qū)體或模板劑，用來制備具有規(guī)則多孔形貌的各種納米材料，包括碳基材料、金屬基材料（氧化物MO_x，碳化物MC_x，硫化物MS_x），及其復(fù)合材料（如MO_x/C）等。將MOFs轉(zhuǎn)化成金屬氧化物納米多孔材料這一技術(shù)方法受到研究學(xué)者的廣泛關(guān)注，其最主要的優(yōu)勢來源于：第一，MOFs同時富含大量的碳和金屬原子，可以在沒有外加試劑的作用下通過簡單的步驟合成金屬氧化物，避免外加試劑帶來的雜質(zhì)同時簡化了合成步驟；第二，由于其可控孔洞特性，可直接通過控制MOFs的孔洞結(jié)構(gòu)來控制最終產(chǎn)物的孔洞結(jié)構(gòu)；第三，MOFs結(jié)構(gòu)、形貌多樣，作為模板，可獲得保存原MOFs形貌的金屬氧化物，為納米材料的制備和應(yīng)用提供了新思路。

但目前有關(guān)用MOFs制備金屬氧化物的研究工作中，由于不同的MOFs可能具有類似的晶體結(jié)構(gòu)，并由于其拓撲結(jié)構(gòu)的多樣性，導(dǎo)致通過熱解MOFs制備金屬氧化物的方法及其優(yōu)勢還沒有得到充分的利用。更重要的是，在熱解過程中，多數(shù)金屬氧化物顆粒傾向于團聚，不利于電化學(xué)過程的進行（Biosensors and Bioelectronics, 2016, 81, 46-53）。通過設(shè)計構(gòu)造由納米顆粒組成的棒狀多孔結(jié)構(gòu)，其中獨特的納米顆粒組裝成的棒狀結(jié)構(gòu)，暴露了更多的有效活性位點，并且多孔結(jié)構(gòu)有利于電子和物質(zhì)的傳輸，有利于進一步提高電化學(xué)傳感性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是一種分級納米多孔氧化銅材料的制備方法及其傳感應(yīng)用，提高葡萄糖電化學(xué)傳感器的響應(yīng)時間。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種分級納米多孔氧化銅材料，以棒狀金屬有機框架為前驅(qū)體制備得到，材料的形貌是由均勻納米顆粒構(gòu)成的棒狀結(jié)構(gòu)，比表面積范圍在20-80 m² g^-1。