[发明专利]多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络及其制备方法，特别是一种具有对多巴胺、抗坏血酸、尿酸和色氨酸电化学增强响应的纳米杂化材料，可在早期临床诊断和神经化学研究领域里生理选择性电化学检测和量化的材料制备领域。

背景技术

多巴胺(3,4-二羟苯基乙胺，DA)，作为最典型的儿茶酚胺神经递质，在控制哺乳动物代谢、心血管系统、中枢神经、肾和激素功能起着关键作用。DA浓度异常是某些病理状态的敏感指标。如，精神分裂症、老年痴呆症、帕金森氏病和心理紊乱等。因DA是电活性的，可以通过电化学技术进行检测。并因该技术响应快、灵敏度高、选择性好、操作简单、低成本，少干扰等优点引起了巨大研究兴趣。DA和抗坏血酸(AA)，尿酸(UA)和色氨酸(Trp)共存在我们的体液中，如在裸玻碳电极(GCE)上拥有重叠的伏安响应，很难检测，因此需开发新型材料对GCE进行有效修饰。研发有效的传感材料对于早期临床诊断和神经化学研究领域里生理选择性电化学检测和量化显得至关重要，开发一种简便的方法来选择性测定分析物仍然是一个挑战。

主客体分子识别化学固有的可逆和自适应性，来自多个非共价键相互作用，开辟了构建刺激响应材料类型的新平台。引入主客体化学不仅丰富了响应材料领域，也赋予它们新的广阔的应用前景。各种主体如环糊精(CDs)、冠醚、杯芳烃、瓜环(CB)、柱芳烃已开发构建响应材料。作为一个最广泛研究的主体，CDs，可以和多种有机、无机和生物客体分子相互作用，能形成稳定的主客体配合物，只要它们具有充分适当的极性和大小即可形成宾主体配合物，展现了超分子的选择性和迷人的超分子识别能力。同时，CDs是环保的、水溶性的，以及可以改善修饰材料的溶解性和稳定性。然而，这些改性层导电性差。因此，开发新型基于CDs的修饰电极可改善以上问题。

因为拥有显著的电催化性能和较大的比表面积，碳纳米管(CNTs)和石墨烯已被广泛应用于提高传感器的灵敏度，能有效地提高目标物和电极间的直接电子转移速率。此外，它还间接地增加电极的表面积，导致增加目标物和电极间的接触面积。到目前为止，CDs功能化碳基材料在电化学传感器中用于不同分析物的许多应用已被报道，但是，其中用于检测多巴胺的比较少。另一方面，这些碳的同素异形体的个体特性，即碳纳米管(一维)和石墨烯(二维)单体可以转化合成三维多孔结构体，将会显著增加制备生物和化学传感器的应用潜力。总之，纳米管和CDs的加强检测效果不明显；石墨烯和CDs的体系，很多都是非共价体系。需要的CDs量很大，且CDs容易脱落。(1.G.Alarcón-Angelesa,B.Pérez-Lópeza,M.Palomar-Pardave,et al.Enhanced host–guest electrochemical recognition of dopamine using cyclodextrin in the presence of carbon nanotubes.Carbon,2008,46(6):898～906.2.María Teresa Ramírez-Silva,Manuel Palomar-Pardavé,Silvia Corona-et al.Guest-Host Complex Formed between Ascorbic Acid andβ-Cyclodextrin Immobilized on the Surface of an Electrode.Molecules,2014,19(5),5952-5964.)。

发明内容

本发明针对现有技术存在的操作繁琐、步骤繁多、检测灵敏度低等不足；提供了一种多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络。

本发明的另一目的是提供多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络的制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络，其结构通式如下：

上述多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络通过将天然石墨粉深度强氧化处理得到氧化石墨固体，再经在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中超声分散，得到氧化石墨烯DMF分散液，羧基活化后，制备环糊精(CDs)功能化的氧化石墨烯(GO-CDs)，进一步加入羧基化的碳纳米管(MWNTs)后，加热还原、过滤、洗涤及干燥后，得到多壁碳纳米管桥联的3D石墨烯导电网络。

其具体的工艺包括以下步骤：

步骤1、以天然鳞片石墨粉制备氧化石墨固体；

步骤2、超声制备氧化石墨烯DMF悬浮液；