[发明专利]一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备

说明书

一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备，涉及一种纳米复合材料的制备方法及其应用，本发明是要解决现有材料应用于左旋多巴检测时灵敏度低和检测限较高的问题。方法如下：一、静电纺丝法；二、化学镀镍法；三、化学气相沉积法。一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料可以作为电极材料检测左旋多巴。本发明主要用于制备一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料。

技术领域

本发明涉及一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法及电化学检测左旋多巴。

背景技术

碳纳米纤维是介于碳纳米管与普通碳纤维之间的一维碳材料，碳纳米纤维具有优良的物理性能、力学性能和化学稳定性，如较大的表面积、较高的机械强度和杨氏模量。目前，碳纳米纤维的应用主要集中在传统航空航天和体育娱乐产品上，并在储氢材料、储能材料、催化剂载体、电子元件等领域引起了广泛的关注和应用。聚丙烯腈是制备纳米碳纳米纤维的主要前驱体，因为可以通过控制后期碳化和稳定化温度来灵活控制碳纳米纤维的强度和弹性模量。

石墨烯是一种具有二维六边形晶格结构的碳材料，具有独特的电子结构和物理化学性质，如大的表面积，高导电性，优良的机械性能以及生物相容性。这些特性使其在超级电容器、锂离子电池、太阳能电池、氢储存、传感器和其他领域受到广泛关注。目前，石墨烯的主要制备方法是机械剥离、氧化还原、外延生长和化学气相沉积法。化学气相沉积(CVD)可以用来制备高质量缺陷少的石墨烯。CVD法一般以碳氢化合物作为碳源，在Ni基或Cu基上生长。

帕金森病(PD)是由于多巴胺无法穿透血脑屏障进入中枢神经系统造成的，是老年人常见的神经退行性疾病。左旋多巴(LD)是多巴胺(DA)的前体，它可以通过血脑屏障在酶的作用下转化为DA，它是治疗帕金森病的有效治疗剂。然而，过量摄入LD是有害的，会引起恶心、食欲减退和运动障碍等副作用。因此，准确的检测LD浓度是非常重要的。

发明内容

本发明是要解决现有材料应用于左旋多巴检测时灵敏度低和检测限较高的技术问题，从而提供一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法。

本发明提供的一种三维结构的石墨烯/碳纳米纤维复合材料的制备方法是按以下步骤进行：

一、静电纺丝法

1）将 1 g 聚丙烯腈粉末溶解于 10 mL 二甲基甲酰胺溶液，并且在温度为80℃~150℃的条件下加热搅拌1 h~2 h，得到静电纺丝溶液。然后，取10 mL~20 mL上述溶液转移到注射器中，将注射器固定于注射泵上，在电压为10 kV~20 kV下进行静电纺丝，溶液流速为 1mL/h~3 mL/h，收集距离为10 cm~15 cm；

2）将聚丙烯腈纤维置于鼓风干燥箱中，以 1℃/min ~2℃/min的速度升温到300℃~400℃，保温1 h~2 h 进行稳定化处理；

3）将稳定化处理过后的聚丙烯腈纤维置于管式炉中央，在氩气保护下从室温以5℃/min~10℃/min的速度升温到800℃~1000℃，并在温度800℃~1000℃的条件下保温 60 min~100 min，然后随炉冷却到室温，得到碳纳米纤维，步骤一 3）中所述的氩气的流速为 300sccm~500 sccm；

二、化学镀镍法