[發明專利]N摻雜碳包裹的Co@ Co3

在審

• 申請號: 202010082447.3
• 申請日: 2020-02-07
• 公開（公告）號: CN111239217A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 胡宗倩;李子涵
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院軍事醫學研究院
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/416
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙靜

本發明公開了一種N摻雜碳包裹的Co@Co₃O₄核殼顆粒多面體(Co@Co₃O₄?NC)及其制備方法與應用。所述Co@Co₃O₄?NC的制備方法包括下述步驟：1)將ZIF?67晶體在惰性氣氛中進行碳化處理，自然冷卻至室溫后得到Co?NC復合材料；2)將Co?NC復合材料在220℃的空氣中以2℃min^?1的加熱速率熱處理24h，即得。受益于Co@Co₃O₄?NC的特殊結構和氮摻雜，Co@Co₃O₄?NC具有非酶電化學葡萄糖感測的高性能。用Co@Co₃O₄?NC制成的傳感器的靈敏度可以達到251.9μAmM^?1cm^?2，檢測極限可以低至0.3μM(S/N＝3)，線性范圍為0.01?4mM。傳感電極在實際樣品分析中也是可行的。

技術領域

本發明屬于材料領域，具體涉及一種N摻雜碳包裹的Co@Co₃O₄核殼顆粒多面體及其制備方法與應用。

背景技術

在臨床研究、生物加工和食品工業中，發展可靠且具有成本效益和高性能的傳感設備，被認為是對葡萄糖進行精確快速檢測的重要科技手段。檢測技術方面，電化學技術因其獨特性、簡便性、靈敏性、快速響應時間、檢測限低、長期穩定性和快速檢測等特點受到廣泛關注。電化學葡萄糖傳感器主要分為基于酶的感測和非酶促葡萄糖感測。但是，酶促傳感器始終依賴于催化酶，例如葡萄糖氧化酶。在其催化下，葡萄糖被氧氣氧化成葡萄糖酸內酯和H₂O₂。產生的過氧化氫被介體還原，引起電流響應的微小變化。而且，由于其不穩定，成本高以及難以固定酶傳感器，許多研究更加重視非酶活性劑的開發用于電化學葡萄糖傳感器。

近來，由于地球含量高，環境友好且具有成本效益，具有不同結構和尺寸的Co₃O₄基納米顆粒(NPs)的復合材料引起了全世界的關注。但是，Co₃O₄ NPs的電導率對于葡萄糖的非酶檢測是不利的。Co₃O₄ NPs和導電碳材料的制備復合結構是提高電極材料電導率的通用方法。如Co₃O₄ NPs和石墨烯復合材料，Co₃O₄ NPs和碳納米管復合材料和其他多孔碳材料。然而，Co₃O₄ NPs和導電碳材料的復合材料通常會遇到聚集，活性降低等問題。迄今為止，金屬有機骨架(MOF)是一種由金屬離子和有機分子自組裝合成的定義明確的中空材料。并且，由于MOF具有高的表面積和多孔的質量傳遞路徑，因此它們是制造多孔碳載體金屬或金屬氧化物以表現出潛在催化活性的優良犧牲模板。此外，小尺寸的金屬或金屬氧化物顆粒可以原位嵌入碳骨架中而不會聚集。因此，近來研究了MOF衍生的納米復合材料作為有效的催化劑。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種N摻雜碳包裹的Co@Co₃O₄核殼顆粒多面體。

本發明所提供的N摻雜碳包裹的Co@Co₃O₄核殼顆粒多面體(Co@Co₃O₄-NC) 是按照包括下述步驟的方法制備得到的：

1)將ZIF-67晶體(沸石咪唑酯框架-67，Zeolitic Imidazolate Framework-67)在惰性氣氛中進行碳化處理，自然冷卻至室溫后得到Co-NC復合材料；

2)將Co-NC復合材料在空氣中加熱至220±20℃，并在200±1℃保溫24±5h，形成Co@Co₃O₄-NC。