[发明专利]一种铜基多孔碳微球复合材料及其制备方法与用途

说明书

本发明公开了一种铜基多孔碳微球复合材料及其制备方法与用途，以吡啶和六氯丁二烯为碳源，以无水醋酸铜为铜源进行溶剂热反应，得到固体产物，然后将固体产物高温碳化处理；处理结束后进行研磨，得到铜基多孔碳微球复合材料；本发明中反应物容易得到，制备方法简单，制备成本低，适合大批量制造；制得的铜基多孔碳微球复合材料具有很好的葡萄糖电化学信号响应。通过CV、DPV、i‑t手段均可知本发明对葡萄糖存在电化学信号响应。进一步通过i‑t可得响应的线性区间；对于血清氢氧化钠缓冲液，本发明有较好的i‑t响应，线性区的范围从1mmol/L到10mmol/L，线性关系为Y＝0.164X+0.991，Y为电流强度，X为葡萄糖浓度；该无酶葡萄糖电化学传感器能够较准确得检测出血液中葡萄糖的浓度。

技术领域

本发明涉及无机功能材料和电化学分析技术领域，更具体的说是涉及一种铜基多孔碳微球复合材料及其制备方法与用途。

背景技术

糖尿病以及糖尿病引起的并发症正威胁人类的健康，尤其是中老年群体。在糖尿病的监测与控制过程中，准确测定血液中葡萄糖的浓度尤其重要。市场上用于血糖检测的葡萄糖传感器多为固定化酶制成，而酶本身容易受到温度、湿度、pH、化学物质等的影响，这就使得葡萄糖酶传感器的稳定性和重复利用率比较差。因此，发展无酶葡萄糖传感器具有重要的实际意义。

在现有技术中，申请号为CN201510028126.4的中国专利一种功能化碳纳米管载Cu₂O六角星形微晶复合材料的制备与应用，通过以PEDOT功能化多壁碳纳米管为载体，以Cu₂O为负载物，制备得到了PEDOT功能化多壁碳纳米管载Cu₂O六角星形微晶复合材料，以该复合材料构建的无酶电化学葡萄糖传感器表现出优良的检测性能，稳定性和抗干扰能力均较好。但其原料多壁碳纳米管制备困难，得到极为不易，限制了其发展。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种铜基多孔碳微球复合材料及其制备方法与用途，该复合材料制备简单，且以该材料作为工作电极的无酶葡萄糖电化学传感器能够较准确得检测出血液中葡萄糖的浓度。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种铜基多孔碳微球复合材料，包括下列摩尔份物质组成：

吡啶15-50份；

六氯丁二烯1份；

铜源1.3-5.2份。

作为本发明的进一步改进，所述铜源为无水醋酸铜和硝酸铜中的任意一种。

作为本发明的进一步改进，一种铜基多孔碳微球复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1：按照设定的摩尔份配备原料，先将吡啶和六氯丁二烯混合均匀，混合均匀后放入反应容器内；接着将铜源加入反应容器内混合；然后将反应容器放入烘箱内进行热反应；

S2:待反应容器冷却到室温后，取出固体产物烘干，烘干后进行第一次研磨，研磨5-10min，得到黑色固体粉末；

S3:将黑色固体粉末放入管式炉内，并在氮气保护下进行高温碳化处理，得到样品；

S4：待管式炉冷却到室温后，取出样品，将样品进行第二次研磨，研磨5-10min，研磨后收集得到铜基多孔碳微球复合材料。

作为本发明的进一步改进，S1中热处理时烘箱温度设置为150-250℃，热处理时间为4-6h。

作为本发明的进一步改进，S2中固体产物烘干的具体方式为将固体产物放在红外灯下烘干，烘干时间为4-5h。

作为本发明的进一步改进，S3中高温碳化处理过程为先升温至最高温度，然后保温，保温结束后，再降温至25℃，其中升温速率和降温速率均为5-10℃/min。