[發明專利]一種基于MXene/絲素蛋白材料的傳感器及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010800432.6
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN114076785B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 萬鵬博;李曉彬;晁明遠
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 趙麗麗

1.一種基于MXene/絲素蛋白復合材料的傳感器，包括MXene/絲素蛋白復合材料傳感層、MXene三叉電極，所述的傳感器為壓力傳感器；

所述的MXene/絲素蛋白復合材料傳感層包括單片層MXene、絲素蛋白，將單片層MXene溶液噴涂在絲素蛋白上得到MXene/絲素蛋白復合材料傳感層；

所述的MXene三叉電極包括多片層MXene、絲素蛋白，將多片層MXene沉積油墨印刷到絲素蛋白上得到MXene三叉電極；

所述的絲素蛋白選自絲素蛋白纖維膜。

2.一種根據權利要求1所述的基于MXene/絲素蛋白復合材料的傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、將MXene材料加入水，混合得到均質的MXene沉積油墨；

步驟二、將步驟一得到的MXene沉積油墨印刷到絲素蛋白上，得到MXene叉指電極；

步驟三、將MXene溶液噴涂在絲素蛋白上，得到MXene/絲素蛋白復合材料傳感層；

步驟四、將步驟三得到的MXene/絲素蛋白復合材料傳感層和步驟二得到的MXene叉指電極連接在一起，再插入導線，即得到所述的基于MXene的傳感器。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，

步驟一中所述的MXene材料為多片層MXene材料；和/或，

步驟一中所述的MXene材料和水的用量比為1:2~1:8；和/或，

步驟一中所述的MXene材料加入水后需要研磨處理；和/或，

步驟三中所述的MXene材料為單片層MXene材料；和/或，

步驟三中所述的MXene溶液的濃度為0.1~4mg/mL；和/或，

步驟三中得到所述的MXene/絲素蛋白復合材料傳感層厚度為40~150μm；和/或，

步驟三中得到的所述MXene/絲素蛋白復合材料傳感層的電阻為1~5000kΩ；和/或，

步驟二或步驟三中所述的絲素蛋白為絲素蛋白纖維膜。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于，

步驟一中所述的MXene材料和水的用量比為1:3~1:5；和/或，

步驟三中所述的MXene溶液的濃度為0.5~1.0?mg/mL；和/或，

步驟三中得到所述的MXene/絲素蛋白復合材料傳感層厚度為60~100μm；和/或，

步驟三中得到的所述MXene/絲素蛋白復合材料傳感層的電阻為15~3000kΩ。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述MXene由氫氟酸刻蝕鈦鋁碳得到，具體制備方法包括將氟化鋰加入到無機酸中攪拌均勻后，加入鈦鋁碳攪拌得到酸性溶液，加熱反應，洗滌后干燥，將干燥后的多片層MXene溶于水中，通入惰性氣體、鼓泡超聲處理后，離心取上層液體，得到所述的單片層MXene溶液。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，

所述的氟化鋰、無機酸、鈦鋁碳的質量比為1：(5~8)：1；和/或，

所述的無機酸選自氫氟酸；和/或，

所述的加熱反應條件為30~40℃、3~24h；和/或，

所述洗滌條件為用去離子水洗滌至溶液pH為6~7；和/或，

所述的干燥為-60~-20℃冷凍干燥；和/或，

所述的干燥時間為36~48h；和/或，

所述的水為去離子水；和/或，

所述超聲處理時間為30~120min。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述的絲素蛋白纖維膜由蠶絲經過脫膠后、采用靜電紡絲技術制備得到，具體制備方法包括將蠶絲在堿性溶液中脫膠，沖洗、干燥后溶解在溴化鋰溶液中，采用透析袋在水中透析處理上述溶液，將獲得的絲素蛋白溶液離心、凍干處理后，溶于酸性溶液中，采用靜電紡絲技術制膜，干燥后，采用有機溶劑處理后，即得所述的絲素蛋白纖維膜。