[发明专利]高分散石墨烯/Zn基金属有机骨架复合材料的电化学传感器的制备方法及应用

说明书

高分散石墨烯/Zn基金属有机骨架复合材料的电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：A：高分散石墨烯的制备；B：高分散石墨烯负载Zn基金属有机骨架复合材料的制备；C：电化学传感器的制备。高分散石墨烯/Zn基金属有机骨架复合材料的电化学传感器的及应用，直接用于电化学检测双氧水，方法如下：将电化学传感器作为工作电极，Ag/AgCl为参比电极、铂丝电极作为辅助电极，组成三电极体系；将三电极体系置于磷酸盐缓冲溶液中；在‑0.40V恒电位下，记录电流‑时间曲线，磷酸盐缓冲溶液中加入双氧水，根据电流可得到双氧水浓度。本电化学传感器在简单、准确、低价、检测快速。

技术领域

本发明涉及一种高分散石墨烯/Zn基金属有机骨架复合材料的非酶双氧水电化学传感器的制备方法，属于化学领域。

背景技术

H₂O₂参与了许多重要的生物及化学反应，并在许多领域发挥了重要作用，例如，食品、制药、工业和环境分析。因此，有必要建立一种可靠的、灵敏的、快速的、实时的检测H₂O₂的方法。在电化学方法中，电化学传感器与酶的参与会加速电极与H₂O₂之间的电子转移。然而，在基于酶的传感器中存在一些常见问题，如实验材料昂贵、电极稳定性差、操作环境要求苛刻、电极制备固定程序复杂、酶容易变质等等。而非酶双氧水电化学传感器能够避免酶电化学传感器的一些不足, 将会有更大的发展空间，使其具有更好的灵敏度，更高的选择性和准确度。

石墨烯由于其较好的生物兼容环境，高的电子传导性以及较多的化学活性位点，受到科研工作者极大地重视；但石墨烯在水溶液及有机溶剂中具有较低的分散度，容易团聚成大颗粒，这不仅降低了石墨烯与其它材料进行复合的活性位点，还能影响了石墨烯与其它材料间的相互作用，不能有效改善复合材料的催化性能。因此有必要继续探索高分散石墨烯活化Zn基金属有机骨架的制备方法，以充分发挥石墨烯在复合材料中的优异性能，以制备高灵敏的非酶双氧水电化学传感器。

Zn基金属有机骨架电极材料具有较高的比电容量，并且Zn²⁺属于硬路易斯酸，与羧基具有较强的结合力，结构稳定性较强，是一类新颖的电极材料，但由于MOF材料自身的局限性，如颗粒较大，不易均匀分散，导电率较低，稳定性差，限制了其在电化学传感器中的应用。理想的策略是与导电性能较好的材料复合以改善其局限性。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状纳米结构材料，具有高的比表面积（2630 m²/g）和高的电子传输效率。相关研究证明：将MOF材料复合在石墨烯上，可以有效的抑制MOF颗粒的团聚；同时MOF材料在石墨烯上可以有效的改善该复合物的性能，体现出它们的协同效应。

目前，在专利（CN105713024A）中公开了一种基于Zn^Ⅱ的金属有机骨架及其制备方法和应用；该发明涉及采用ZnCl₂为可溶性盐，三联苯-六羧酸为有机配体， N, N-二甲基甲酰胺为溶剂，于高温358K下，高温高压反应3天，得到目标产物，该发明金属有机骨架，具有荧光效应。由于Zn-MOF的颗粒较大，不易均匀分散，导电率较低，稳定性差，限制了其在电化学传感器中的应用。理想的策略是与导电性能较好的材料复合，如与石墨烯复合，以改善其局限性。在专利（CN 105355873B）中公开了一些将Fe基MOF材料与石墨烯复合制备电极材料的报道，通过N,N-二甲基甲酰胺有机或去离子水溶解直接分散石墨烯，再与Fe³⁺和对苯二甲酸混合于高温120℃～170℃，2 h～24 h长时间，经过水热反应制备了Fe金属有机骨架（Fe-MOF）/石墨烯电极材料。然而，石墨烯在水溶液及有机溶剂中具有较低的分散度，容易团聚成大颗粒，石墨烯优异的性能不能充分的体现出来。因此有必要继续探索低温省时的高分散石墨烯活化Zn基金属有机骨架的制备方法，以充分发挥石墨烯在复合材料中的优异性能，并应用于电化学传感器中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高分散石墨烯/Zn基金属有机骨架复合材料的电化学传感器的制备方法及应用。