[发明专利]一种壳核结构的一氧化钴-铜纳米线复合电极材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种壳核结构的一氧化钴‑铜纳米线复合电极材料及制备方法，能够获得内核直径约为100nm、一氧化钴包覆层厚度为20～400nm、为长度为10～50μm的核壳结构复合材料，其颜色为深灰色，可用作葡萄糖传感器的电极材料。一氧化钴的催化性能强，但是由于导电能力变弱使其灵敏度下降；铜的导电性能良好，将铜纳米线和氧化态钴结合起来构成复合材料能够妥善解决这一问题。同时，一氧化钴包覆层能保护铜，可有效避免铜纳米线的氧化。所述方法制作简单易行、可控，制备温度低，成本低，适合工业化生产；所制备材料可有效用于葡萄糖传感。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，涉及一种壳核结构的一氧化钴-铜纳米线复合电极材料及制备方法，具体涉及一种可用作葡萄糖传感器电极材料的核壳结构一氧化钴-铜纳米线复合材料。

背景技术

糖尿病是一种代谢紊乱综合疾病，是导致世界上死亡和残疾的主要原因之一。其并发症的发病程度可通过严格的血糖浓度控制而被极大地减少，甚至不发病。因此，严格监测血糖水平对糖尿病的诊断和管理具有重要的临床意义。除了医疗诊断，生物处理、环境监测和食品工业等领域也存在关于葡萄糖检测的大量需求。目前为止，葡萄糖电化学生物传感器经历了从生物酶到非酶传感器的发展。基于酶的葡萄糖传感器经历了三代的演变发展，但都摆脱不了酶固有的不稳定的缺点。因此，非酶葡萄糖传感器的研究受到了极大的关注。

一氧化钴由于储量丰富、价格低廉、环境友好，且能表现出良好的电化学性质。但是，氧化态钴普遍存在电导率低的问题，进而导致其在检测过程中的灵敏度下降，这一问题在某种程度上限制了它的实际应用。于是，人们尝试通过掺杂、复合等方式改善其导电性。研究者通过掺杂过渡金属元素，如铜、铁、镍、钼、锰等，形成混合金属氧化物进而提高导电性。但是掺杂剂的选择、掺杂方式、掺杂均匀性、反应控制等方面均存在较大问题，理论和实际方面仍需进一步研究。而采用复合的方式将氧化态钴与导电载体结合，在提高导电性能的同时又不影响其电化学催化性能。

文献1“Ci S,Mao S,Huang T,et al.Enzymeless glucose detection based onCoO/graphene microsphere hybrids.Electroanalysis,2014,26(6):1326-1334”采用超声雾化的方法制备了石墨烯球负载的一氧化钴复合材料。利用碳基或采用核壳结构，电极的导电性得到了增强。然而，低温合成的碳材料，通常为无定形结构，其导电性并不高。另外，现在研究多停留在氧化态钴与碳基的结合，而碳基与氧化物分属不同的物质结构，两只之间存在较大的界面电阻。在电化学催化过程中，活性物质在氧化还原反应过程中会产生剧烈的体积变化，导致界面电阻和应力增大，甚至导致活性物质脱落，影响活性电极的稳定性。

文献2“Liu Z,Ma C,Cai Q,et al.Promising cobalt oxide and cobalt oxide/silver photocathodes for photoelectrochemical water splitting.Solar EnergyMaterials and Solar Cells,2017,161:46-51.”采用水热反应在一氧化钴纳米线表面负载银颗粒，制备CoO/Ag纳米线复合材料。相比碳材料，金属具有更强的导电性，更容易在其表面附着金属氧化物，从而改善金属氧化物导电能力不足、电子传输速度慢的问题。但颗粒态银的引入对于导电性的改善仍有局限，且存在成本高、工艺复杂等问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种壳核结构的一氧化钴-铜纳米线复合电极材料及制备方法，提供一种导电性、电化学催化性能俱佳的具有核壳结构的一氧化钴-铜纳米线复合材料。上述材料的制备方法，该方法简单可控、制备温度低、环保无污染、成本低、适宜工业化生产。

技术方案