[發明專利]一種聚3,4-乙撐二氧噻吩納米纖維/金納米粒子復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110454844.3
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113292826A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王愛萍;隋晶
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學;青島科技大學
• 主分類號: C08L65/00
• 分類號: C08L65/00;C08K3/08;C08G61/12;G01N27/30
• 代理公司: 濟南格源知識產權代理有限公司 37306
• 代理人: 韓洪淼

本發明涉及一種一種聚3,4?乙撐二氧噻吩納米纖維/金納米粒子復合材料及其制備方法和應用。本發明通過液?液界面聚合法一步制備聚3,4?乙撐二氧噻吩納米纖維/金納米粒子復合材料，并以此修飾電極構建亞硝酸鹽感器。本發明在化學法還原金的同時引發3,4?乙撐二氧噻吩的聚合，一步完成，操作簡單。制備所得的納米復合材料中，聚3,4?乙撐二氧噻吩呈一維納米纖維狀結構，金納米粒子均勻的分散在聚3,4?乙撐二氧噻吩納米纖維中，所得聚3,4?乙撐二氧噻吩納米纖維/金納米粒子復合材料電化學活性非常高，可以實現亞硝酸根的高靈敏度檢測，且穩定性和重現性好。

技術領域

本發明涉及納米復合材料的制備和應用，特別是涉及一種聚3,4-乙撐二氧噻吩納米纖維/金納米粒子復合材料及其制備方法和應用，具體為采用液-液界面聚合法一步制備具有一維納米結的聚3,4-乙撐二氧噻吩納米纖維/金納米粒子復合材料，并以此修飾電極用于構建亞硝酸根傳感器。

背景技術

亞硝酸鹽是一種常見的化工原料，它可以與蛋白質結合以保持肉制品的顏色和香味。因此，亞硝酸鈉作為一種防腐劑被廣泛應用于腌制蔬菜和肉制品中。但是，研究表明過量的亞硝酸鹽被人體攝入后，會將血液中的Fe²⁺氧化為Fe³⁺，從而導致血紅蛋白發生不可逆轉的氧化，誘發各種癌癥。因此，亞硝酸鹽是一種致癌物質，是食品安全檢測領域中重點檢測對象之一。因此，迫切需要建立一種靈敏度高、快速有效的檢測亞硝酸鹽的方法。目前已經被實際應用的幾種檢測亞硝酸鹽的方法有：分光光度法、毛細管電泳法、色譜分析法和電化學法等。電化學方法因操作簡單、靈敏度高、線性范圍寬、快速而穩定的響應信號等優點而受到人們的青睞。但多數電化學方法為基于亞硝酸鹽的傳感器，原材料多樣且制備過程復雜，在一定程度上制約了亞硝酸鹽傳感器的制備和使用。因此，構建制備簡單、靈敏度高的亞硝酸鹽傳感器具有重要的現實意義。

導電聚合物由于具有優良的導電性、較高的比表面積、易于制備和良好的生物相容性等特點近年來被廣泛用于電化學傳感器制備。在眾多的導電聚合物中，聚3,4-乙撐二氧噻吩(PEDOT)以其良好的環境穩定性、結構和性質可調等特點而備受關注。金納米粒子(AuNPs)具有優越的電化學活性和催化特性，作為催化劑應用于電化學工程得到了廣泛的認可。研究表明，聚3,4- 乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料，能夠發揮兩種材料的協同作用，有效提高電子的轉移速率，克服亞硝酸鹽在裸電極上氧化還原過程緩慢的問題，從而在構建電化學傳感器方面有著極高的優勢。宋等人則以聚苯乙烯微球為模板，利用電化學方法制備了三維多孔結構的金納米顆粒(AuNPs)摻雜的 PEDOT納米材料；該材料由于其獨特的三維納米多孔結構可以摻雜更多的 AuNPs，從而提供大量的活性位點用于亞硝酸鹽的催化，對亞硝酸鹽的氧化展現出優異的電催化活性。Peipei Lin等人，以高氯酸鋰為溶劑，電化學沉積制備了可用于亞硝酸鹽檢測的聚3,4-乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料，其形貌為三維多孔網絡結構。Xiaojian Fan等人以牛血清白蛋白為穩定劑，電化學沉積制備了可用于亞硝酸鹽檢測的聚3,4-乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料，其形貌合成顯示金納米粒子均勻分布的星空般表面的復合材料中。Zhang 等人以月桂酰-N-甲基氨基乙酸鈉為活性劑，高氯酸鋰為溶劑，電化學沉積制備了可用于亞硝酸鹽檢測的聚3,4-乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料，其中Au納米粒子的平均粒徑為300nm。綜合文獻報道，目前用于亞硝酸鹽傳感器的聚3,4-乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料的制備方法均采用電化學沉積法，過程繁瑣復雜且粒子尺寸較大。Yu-Heng Cheng等人以ZnO為模板，電化學沉積制備了的中空花瓣形貌聚3,4-乙撐二氧噻吩納米材料，可用于亞硝酸鹽檢測，孫興明等人利用FeCl3直接氧化法通過AOT反膠束體系合成三維菊花狀PEDOT；然后在分散劑溶液中，以HAuCl4做氧化劑，PEDOT做還原劑，制備得到Au/PEDOT復合材料，用于催化NaBH4。綜合文獻報道，目前用于亞硝酸鹽檢測無酶傳感器的聚3,4-乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料的制備方法多以電化學沉積，需要制備原料復雜；且在合成聚3,4-乙撐二氧噻吩/金納米粒子復合材料需要多步反應，過程繁瑣復雜。

發明內容