[發明專利]基于低共熔溶劑制備的鈷基催化劑及在非酶葡萄糖傳感中的應用

在審

• 申請號: 202210224998.8
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114478653A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 徐玲;馬珍珍;劉冰;焦桓
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C07F15/06
• 分類號: C07F15/06;C08G83/00;B01J31/22;G01N27/30;G01N27/327;G01N27/48
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本發明公開了一種基于低共熔溶劑制備的鈷基催化劑及在非酶葡萄糖傳感中的應用，該催化劑的結構單元為Co₃(BDC)₃DMU₂，其中DMU表示1,3?二甲基脲，BDC表示兩個羧基上失去質子的對苯二甲酸根。該電催化劑制備的傳感器具有良好的非酶葡萄糖檢測性能，線性范圍寬(10~2000μM)，最小檢測限(3.2μM，S/N=3)，在堿性溶液(0.01 M NaOH)中的檢測響應小于4 s。此外，所制備的傳感器對葡萄糖檢測具有較高的選擇性、穩定性和重復性，可進一步應用于人體血液、飲料等中葡萄糖的檢測。

技術領域

本發明屬于電化學葡萄糖傳感的技術領域，具體涉及基于低共熔溶劑制備的鈷基催化劑材料，以及在非酶葡萄糖傳感中的應用。

背景技術

葡萄糖是自然界分布最廣且最為重要的一種單糖。葡萄糖加強記憶，刺激鈣質吸收和增加細胞間的溝通。但是太多會提高胰島素的濃度，導致糖尿?。惶悄虿∫呀洺蔀閲乐匚：ξ覈嗣窠】挡⒔o社會帶來沉重經濟負擔的重大疾病?？茖W家們還沒有找到能根治糖尿病的手段或方法。因此，糖尿病的治療應強調綜合管治，且須終身維持。因此，找到合適的葡萄糖傳感器對糖尿病的管理和治療有重要意義。

金屬有機框架(MOF)材料是由金屬離子和有機配體通過配位鍵鍵合自組裝形成的具有周期性網絡結構的配合物。MOF由于結構的多樣性、可調的孔隙率、豐富的金屬位點等優勢，使其在吸附、催化、傳感器、藥物運輸等領域表現出極大的應用潛力。以過渡金屬，如鐵、鈷、鎳、銅作為金屬源，其成本低、活性高、在堿性條件下長期穩定性優異等優點，使得其合成的MOF在電催化方面具有良好的應用前景。離子熱合成法是采用離子液體(ILs)代替水或常規有機溶劑作為反應介質合成MOF的一種綠色合成方法，其與水熱和溶劑熱合成相比具有安全性高、綠色環保及其結構的功能化調控等優越性，使其成為合成MOF的研究熱點。低共熔溶劑(DESs)作為ILs的一種，是將一定摩爾比的季銨鹽和氫鍵給體混合加熱攪拌形成的溶液。通過調節兩者的類型便可得到不同類型的DESs。DESs除具有凝固點低、溶解性強、導電性好等ILs共性之外，還具有對低極性化合物的溶解性小、價格低廉、可生物降解、可根據不同反應的對DES組成進行修飾等特點。使用DESs可提供不同氫鍵給體，例如OH^-、NH^-、Cl^-等有機官能團，可以合成一些具有特定功能的MOFs。

作為候選的催化劑材料之一，鈷基材料，例如納米結構的氧化鈷、鈷基金屬有機框架材料、磷酸鹽、硫化物及其相關的雜化物，在實驗和理論上已被證實在堿性條件下對電化學葡萄糖傳感有良好的催化活性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種基于低共熔溶劑制備的鈷基催化劑，并為該催化劑提供一種新的在電化學傳感中的應用。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：該電催化劑的結構式為Co₃(BDC)₃DMU₂，其中DMU表示1,3-二甲基脲，H₂-BDC表示對苯二甲酸，BDC表示兩個羧基上失去質子的對苯二甲酸根，屬于三斜晶系，空間群為P 1，晶胞參數為a=8.70890(10) ?、b=10.2028(2) ?、c=11.0360(2) ?、α=115.779(2)°、β=94.8800(10)°、γ=106.2790(10)°，晶胞體積V=822.95(2) ?³。

本發明催化劑的制備方法為：將Co(NO₃)₂·6H₂O、對苯二甲酸、氯化膽堿和1,3-二甲基脲按摩爾比為2:1:5:10混合，100 ℃反應3天，冷卻至室溫，經DMF、乙醇清洗得到紫色透明的六邊形晶體，即為基于低共熔溶劑制備的鈷基催化劑。將催化劑研磨得到的粉末分散在乙醇中，超聲形成均勻的懸浮液。然后將催化劑的懸浮液和Nafion分別涂于GCE表面，室溫干燥得到工作電極。

本發明的有益效果如下：