[發(fā)明專利]金屬有機框架納米片、制備方法、工作電極和傳感器

有效

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• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN115109262B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設計）人: 韋晨慧楠;王卓;李善宇
• 申請（專利權）人: 湖北工業(yè)大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;G01N27/30
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵

本發(fā)明公開了一種金屬有機框架納米片、制備方法、工作電極和傳感器，屬于納米材料與電化學技術領域。該金屬有機框架納米片，包括：多個二維CuBDC納米片，多個二維CuBDC納米片長程組裝成多級結構，多個二維CuBDC納米片的朝向一致，且多個二維CuBDC納米片之間無團聚，其中，二維CuBDC納米片為三角形狀，厚度為10?40nm。本發(fā)明改善了二維納米片易團聚的缺陷，作為傳感電極提高了無酶電化學抗壞血酸傳感器的性能，使其具有靈敏度高、選擇性好、穩(wěn)定性好、檢測限低等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及納米材料與電化學技術領域，具體涉及一種金屬有機框架納米片、制備方法、工作電極和傳感器。

背景技術

維生素C是人體所必須的營養(yǎng)物質(zhì)，它能夠治療壞血病、增強人體免疫力、促進鈣、磷、鐵等礦類物質(zhì)的吸收、幫助皮膚組織的新陳代謝等。過多或過少的攝入抗壞血酸會導致各類疾病，其中最為人知的是壞血病。由于人體不能自合成抗壞血酸，如何監(jiān)測人體內(nèi)抗壞血酸濃度的濃度對壞血病等各類疾病的防治至關重要。電化學法以其操作簡單、檢測迅速準確、成本較低、以及儀器裝置易于微型化的突出優(yōu)勢，便攜式檢測人體汗液抗壞血酸傳感器的研制中成為一大熱點。目前市面上提供的抗壞血酸傳感器是采用生物酶作為傳感材料，但天然酶作為蛋白質(zhì)，活性極易受外界(pH、溫度等)干擾，穩(wěn)定性差，導致測量不準確甚至完全喪失檢測功能，并且成本極高，固定步驟繁瑣。與酶型抗壞血酸傳感器相比，采用無酶抗壞血酸傳感器技術時，可以在電極表面實現(xiàn)抗壞血酸的催化氧化，通過電流信號與抗壞血酸濃度的相關性實現(xiàn)人體抗壞血酸的檢測。

在眾多傳感材料中，金屬有機框架因其比表面積大、活性位點多以及可調(diào)控的孔道尺寸，在電化學傳感領域得到了廣泛應用。其中，二維納米片形貌的金屬有機框架表面具有較多的低配位原子可以作為電催化氧化還原的活性位點，極大利于待檢測物在其表面的吸附與氧化，從而提高其傳感性能。然而，現(xiàn)有技術中制備的金屬有機框架納米片極易團聚，造成活性位點無法被充分利用的弊端，導致基于金屬有機框架的電化學傳感器對抗壞血酸的檢測準確度較低且檢測重復性較差。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明是為了解決上述金屬有機框架材料易團聚和傳感電極性能不足而進行的，目的在于提供一種工藝簡單、成本較低、具有優(yōu)良電化學性能的多級結構金屬有機框架CuBDC納米片及其制備方法和應用。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案如下：

第一方面，本發(fā)明提供了一種金屬有機框架材料納米片，包括多個二維CuBDC納米片，所述多個二維CuBDC納米片長程組裝成多級結構，所述多個二維CuBDC納米片的朝向一致，且所述多個二維CuBDC納米片之間無團聚，其中，所述二維CuBDC納米片為三角形狀，厚度為10-40nm。

第二方面，本發(fā)明還提供了一種金屬有機框架納米片的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：通過硝酸銅溶液浸泡碳酸鈣紙，得到羥基硝酸銅-碳酸鈣紙；

S2：通過氫氧化鉀溶液刻蝕所述羥基硝酸銅-碳酸鈣紙，得到氫氧化銅-碳酸鈣紙；以及

S3：通過對苯二甲酸的有機溶液浸泡所述氫氧化銅-碳酸鈣紙，并水浴保溫，得到金屬有機框架納米片。

作為優(yōu)選方案，其中，

在步驟S2中所述通過氫氧化鉀溶液浸泡所述羥基硝酸銅-碳酸鈣紙之前，去除羥基硝酸銅-碳酸鈣紙表面殘留的硝酸銅溶液；以及

在步驟S3中所述通過對苯二甲酸的有機溶液浸泡所述氫氧化銅-碳酸鈣紙之前，去除氫氧化銅-碳酸鈣紙表面殘留的氫氧化鉀溶液。

進一步地，所述步驟S1中，硝酸銅溶液的濃度為0.09-0.26g/ml；通過硝酸銅溶液浸泡碳酸鈣紙的浸泡時間為12-48小時。