[发明专利]一种生物质多孔碳复合材料的制备方法及其在电化学传感器中的应用研究

说明书

本发明涉及一种生物质多孔碳复合材料的制备方法及其在电化学传感器中的应用研究。利用常见的平菇为碳源通过KOH活化和高温碳化制备了生物质多孔碳(BPC)，并采用溶剂热成功合成金‑铂微球修饰生物质多孔碳复合物(Au‑Pt@BPC)。通过扫描电镜和透射电镜分析了Au‑Pt@BPC和BPC的结构形貌，结果表明Au和Pt微球被成功合成并吸附在具有三维多孔层状结构的生物质碳表面。将6~10μL Au‑Pt@BPC分散液滴涂在碳离子液体电极(CILE)上得到修饰电极(Au‑Pt@BPC/CILE)，通过循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)探究黄芩素在修饰电极上的电化学行为。黄芩素的氧化峰电流随着其浓度增加呈现良好的线性关系，检测线性范围在0.48~2.0μmol L^‑1和4.0‑140.0μmol L^‑1，检测限为0.010μmol L^‑1。

技术领域

本发明涉及复合材料的制备与电化学传感分析技术领域，具体涉及到一种生物质多孔碳复合材料的制备方法及其在电化学传感器中的应用研究。

背景技术

随着各种新型可再生能源材料被开发利用，生物质也成为研究的热点，以生物质为碳源经过特殊加工处理可以制备成生物质多孔碳(BPC)材料，已被应用于电池材料、催化剂载体、基底电极材料和CO₂吸附等领域。生物质是一种绿色可再生、廉价易得和来源广泛的材料，比如螃蟹外壳、扇贝、竹子、椰壳、鱼鳞、树叶、柚子皮、废纸箱等。生物质多孔碳具有一些特定的化学和物理性能常用的制备方法主要为活化法和模板法，活化法又可以分为化学活化法和物理活化法。化学活化法是通过一些活化剂比如KOH、NaOH、ZnCl₂、K₂CO₃、H₃PO₄等与生物质材料充分混合，在保护气体如N₂或Ar存在的条件下高温碳化，通过洗去残留的活化剂即可得多孔碳材料，在高温条件下活化剂的作用为催化脱水、化学造孔（微孔、介孔和大孔）等。物理活化法是采用CO₂、水蒸气和空气等氧化性气体在较高温度下刻蚀成孔或增大碳材料的比表面积。而模板法是将含碳前驱体填充到模板中，经过碳化和去除模板而得到的有序孔道结构的多孔碳材料。

由离子液体和碳糊制备的碳离子液体电极(CILE)具有导电性好、表面易处理和抗干扰性能好等优点被广泛用作基底电极。相比传统的碳糊电极，由于具有良好的化学性能和热稳定性能的离子液体掺杂在碳糊中有效增加了电极的灵敏度和稳定性。

黄芩素是一种多酚羟基黄酮类药物，是从唇形科的植物中提取出来的有效活性成分之一。研究发现黄芩素具有抗过敏、抗真菌活性、清除氧自由基和抗肿瘤等药理作用。常见的检测方法有高效液相色谱法、毛细管电泳法、化学发光法等，但是这些方法所需设备价格昂贵且操作繁琐。本发明构建了一种电化学传感器用于黄芩素含量的测定，具有快速、高效、稳定和简便等优点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生物质多孔碳复合材料的制备方法及其在电化学传感器中的应用研究。本发明选择平菇为生物质碳源，制备生物质多孔碳并作为前驱体材料，采用溶剂热法在该前驱体上修饰贵金属合金。生物质多孔碳具有多维层状多孔可调控结构可为贵金属的附着提供大的比表面积和较多的活性位点，增加了复合材料的表面积和导电性，因此可作选作为电化学传感电极的修饰材料。本发明所制备的电化学传感器有性质稳定、成本低廉和操作简单等优点。具体实现步骤为：

A.制备生物质多孔碳(BPC)