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[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

專利信息
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
地址: 541004 廣西*** 國省代碼: 廣西;45
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 分級 納米 多孔 氧化銅 材料 制備 方法 及其 傳感 應(yīng)用
【說明書】:

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MOx,碳化物MCx,硫化物MSx),及其復(fù)合材料(如MOx/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

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