[发明专利]一种磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料及其制备方法和应用，属于电极修饰材料技术领域，该方法中联合水热反应、微波热解和超声处理制得磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料。该材料具有新颖的网络交联结构，可以阻止磷酸钴的团聚，加之还原氧化石墨烯能够增加其的导电性，使其具有良好的电化学活性，且基于该材料的化学修饰电极对葡萄糖分子具有高的传感灵敏度和快速的响应时间，其灵敏度高达2307μA/mM·cm²，并且具有较低的检测限，可以用于人体血清中葡萄糖的检测。同时，含有以该材料修饰的工作电极的电化学传感器可以实现快速，高灵敏的检测葡萄糖，其检测限为1.0×10^‑6mol/L。该材料制备工艺简单，易操作，对设备要求不高，成本低，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于电极修饰材料技术领域，具体涉及一种磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

糖尿病是一种无法治愈的高风险疾病，威胁着亿万患者的生命健康。糖尿病国际联合会(IDF)预测2040年糖尿病患者人数将达到6.42亿人，糖尿病将成为人类生命的第七大致死原因。正常人血糖含量在3.8-6.9mM，美国糖尿病协会认为糖尿病患者的血糖含量需要严格控制在10mM以下，血糖含量的可靠检测将有助于预防糖尿病高血糖并发症以及诊断一些新陈代谢疾病，因此发展快速、简便和可靠的葡萄糖检测方法具有重要的研究意义。

目前，可以检测葡萄糖的方法包括比色法、荧光法、化学发光法、高效液相色谱法、质谱法、表面增强拉曼法和电化学法等。其中，成本低、轻便易集成、高灵敏和响应快速等特征使得电化学法成为最具应用前景的葡萄糖检测方法之一。

使用电化学法进行葡萄糖检测过程中会涉及到电话学传感器，而葡萄糖电化学传感技术关键在于修饰电极的材料。由于过渡金属元素具有多种价态，因而常常作为电催化氧化葡萄糖的电极材料。以钴元素为代表的氢氧化钴、氧化钴、磷酸钴等对葡萄糖氧化具有高效的催化性能，而常规溶液沉淀法制备的磷酸钴纳米材料容易团聚，比表面积低，且导电性不好。因此，急需一种能够克服上述缺陷的含钴电催化氧化葡萄糖的电极材料。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料的制备方法；目的之二在于提供一种磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料；目的之三在于提供一种电化学传感器；目的之四在于提供该电化学传感器在葡萄糖检测中的应用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将钴盐和磷酸盐溶于水后混匀，然后再加入氧化石墨烯分散液，再次混匀后获得反应液，将所述反应液倒入反应釜中于100-180℃下反应3-10h，然后过滤获得沉淀，将所述沉淀洗涤后烘干，获得磷酸钴/还原氧化石墨烯复合材料中间体，所述反应液中钴盐、磷酸盐和氧化石墨烯的质量比为1164:230:1-5；

(2)将步骤(1)中获得的磷酸钴/还原氧化石墨烯复合材料中间体在保护气氛下，以5℃/min速率升温至600-1000℃后加热1-5h，获得磷酸钴/还原氧化石墨烯复合材料；

(3)将步骤(2)中获得磷酸钴/还原氧化石墨烯复合材料以1-5mg/mL的配比浓度分散于N,N二甲基甲酰胺后，在超声功率为100W，超声频率为40kHz条件下超声5-48h，再静置1-5h后过滤，将获得的沉淀经洗涤后制得磷酸钴/还原氧化石墨烯交联复合材料。

优选地，步骤(1)中，所述钴盐为六水硝酸钴、氯化钴、或硫酸钴中的一种。

优选地，步骤(1)中，所述磷酸盐为磷酸二氢铵、磷酸氢二铵、磷酸氢二钠或磷酸二氢钠中的一种。

优选地，步骤(1)和步骤(3)中，所述洗涤具体为以无水乙醇洗涤3遍。