[发明专利]一种氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯复合材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型紧密堆积蜂窝状结构的二维碳纳米材料。石墨烯的特殊单原子结构使其具有良好的导热和导电性能、高的比表面积、较好的化学稳定性等一系列优异的性能，成为目前研究最热的材料之一，受到广泛的关注，应用前景非常广阔。目前石墨烯的制备方法很多，其中应用较广泛的是对石墨进行微机械剥离、化学氧化法和化学气相沉积法。微机械剥离石墨可以制备出高质量的石墨烯，但是产率较低，不适合大规模生产。化学氧化法由于成本低且产量大而受到许多研究人员的青睐，但此法生产出的石墨烯内部含有大量缺陷，片层边缘残留大量化学基团，使其导电性能大大降低，一定程度上限制了石墨烯的应用。化学气相沉积法制备的石墨烯以其优越的电性能受到研究人员及石墨烯生产商的一致认可；这其中利用泡沫镍作为模板辅助化学气相沉积法制备的泡沫石墨烯具有极少的缺陷、高的电导性、同时具有大的空隙率和三维网络形貌，为和金属氧化物纳米材料结合提供了良好的平台，然而石墨烯的憎水性给该材料和金属氧化物结合提出了很多挑战。

氧化锌是一种重要的宽带隙半导体材料，室温激子束缚能60meV，超强的电子迁移率。氧化锌由于具有良好的生物相容性、电化学稳定性、高的电催化效率，因此被认为是一种具有很高研究价值的敏感材料，在电化学生物传感器领域具有潜在的应用价值。氧化锌纳米线可以提供直接、快速的电子通道且比表面积大，不过其相对较差的电导性在一定程度上阻碍了其应用。氧化锌纳米线阵列的制备方法通常有金属有机气相外延生长，化学气相沉积，物理气相沉积，水热合成等方法。其中水热合成方法具有合成温度低，成本低廉且可以大规模化生产，因此备受关注。

帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病,其临床表现主要包括静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍，同时患者可伴有抑郁、便秘和睡眠障碍等非运动症状。帕金森病最主要的病理改变是中脑黑质多巴胺能神经元的变性死亡，由此而引起纹状体多巴胺含量显著性减少而致病。L-多巴是广泛用于治疗帕金森疾病多巴胺的来源，L-多巴可以通过血脑障碍且在芳香族氨基酸脱羧酶的作用下生成多巴胺，以弥补脑部多巴胺的不足。L-多巴制剂目前仍是治疗帕金森病最有效的药物，然而长期服用L-多巴却会产生毒副作用。因此，准确确定L-多巴在人体中的含量具有非常重要的意义。目前报道的应用于L-多巴检测的灵敏度较低，一般小于1μA/μmol/L和检测限较高大于75nmol/L。

发明内容

本发明是要解决现有材料应用于L-多巴检测时灵敏度低和检测限较高的技术问题，从而提供一种氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯复合材料的制备方法及其应用。

本发明的一种氧化锌纳米线阵列/泡沫石墨烯复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、化学气相沉积法：

1）将泡沫镍置于石英管式炉中央，在氩气和氢气的保护下从室温以20℃/min～40℃/min的升温速率加热至温度为1000℃～1100℃，并在温度为1000℃～1100℃的条件下保温30min～60min，在温度为1000℃～1100℃的条件下向管式炉中以5sccm～10sccm的速率通入甲烷气体5min～20min，然后将石英管式炉以80℃/min～100℃/min的冷却速率从温度为1000℃～1100℃冷却至室温，得到被石墨烯包裹的泡沫镍；步骤一1）中所述的泡沫镍密度为420g/m²～440g/m²，厚度为1.6mm～2.0mm；步骤一1）中所述的氩气的流速为480sccm～500sccm，氢气的流速为180sccm～200sccm；

2）将聚甲基丙烯酸甲酯溶于乳酸乙酯中，并且在温度为80℃～120℃的条件下加热搅拌1h～2h得到混合溶液，按每平方厘米有100μL～200μL的使用量利用加样枪将混合溶液滴加到步骤一1）得到的被石墨烯包裹的泡沫镍表面上，在室温下自然干燥，然后在温度为150℃～200℃的条件下保温0.5h～1h得到表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的泡沫石墨烯；步骤一2）中所述的混合溶液中甲基丙烯酸甲酯的质量分数为4%～5%；

3）将步骤一2）得到的表面包覆聚甲基丙烯酸甲酯的泡沫石墨烯切割成表面积为0.5cm²～2cm²的立方体，并完全浸泡于温度为80℃～90℃、浓度为3mol/L～4mol/L的盐酸溶液中4h～6h得到去除镍的三维泡沫石墨烯；