[发明专利]三维多孔结构C@NiCo2

说明书

本发明属于传感器领域，具体涉及一种三维多孔结构C@NiCo₂O₄@PPy复合材料及其制备方法和应用。制备方法包括下述步骤：1)将镍盐、钴盐以及还原剂水热合成NiCo LDH纳米阵列；2)将含NiCo LDH纳米阵列与2‑甲基咪唑合成NiCo LDH@ZIF‑67，将其高温热处理得到三维C@NiCo2O4材料；3)将C@NiCo2O4材料和吡咯单体加入FeCl3溶液中，聚合得到C@NiCo2O4@PPy材料。本发明利用双金属氧化物协同作用、三维多孔结构、导电聚合物优势的整合，使其具有更高的催化性能，此材料对葡萄糖检测具有灵敏度高、线性范围宽、稳定性好等优点。

技术领域

本发明属于传感器领域，具体涉及一种三维多孔结构C@NiCo₂O₄@PPy复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

葡萄糖在生物学领域具有重要的地位，是生命能量的主要来源，是活细胞新陈代谢的重要化合物。在葡萄糖的代谢过程中出现问题会引发许多疾病如糖尿病和内分泌代谢紊乱，葡萄糖的精确检测对于糖尿病的前期诊断和治疗非常关键，因此开发高性能无酶葡萄糖传感器至关重要。目前葡萄糖传感器主要分为两种，一种是基于葡萄糖氧化的酶传感器，另一种是具有催化作用的功能化材料的无酶传感器。酶传感器具有较高的专一性和选择性，但活性受pH、温度、湿度变化和有毒化学物质等环境参数的影响有很大的不稳定性。此外，酶通常很昂贵，需要繁琐的程序才能有效地固定化。因此，具有更高的稳定性、制备方法简单及成本低等优点的无酶传感器备受青睐。其中，电化学非酶传感器因灵敏度更高、检测成本低、操作简便、响应时间短，测仪器向小型化、便携、实时检测的方向发展的特点成为新的研究发展趋势。

专利CN106290511A公开了一种以金属有机骨架材料ZIF-67为原材料制备无酶葡萄糖电化学传感器，具体涉及将金属钴盐和有机配体水热合成ZIF-67，空气中热处理得到以ZIF-67为骨架的Co₃O₄，该传感器制备的催化材料可在中性及偏中性条件下进行检测葡萄糖浓度，显著扩大了葡萄糖检测范围。专利 CN108007998A公开了一种过渡金属氧化物NiO纳米材料用于非酶葡萄糖传感器，具体是以P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物),Ni(NO₃)₂、六亚甲基四胺为原料，以乙醇、乙二醇、去离子水为溶剂，经超声、静置、水热、400℃焙烧，得到氧化镍超薄片层固体。以上专利是合成单一的过渡金属氧化物(Co₃O₄、NiO)为无酶葡萄糖传感器的电极材料，没有将两种金属氧化物进行复合，无法利用双金属的协同作用的优势，因此催化性能不能达到理想效果。专利CN107315043A公开了一种镍金属骨架纳米材料，具体步骤是将二价镍盐的乙二醇溶液和对苯二甲酸的二甲基甲酞胺溶液混合，水热得到纳米片，并将其用于无酶葡萄糖检测领域。专利CN107238650A公开了一种二维镍钻双金属MOFs 纳米片及其在葡萄糖检测中应用，具体涉及将金属盐溶液和有机配体溶液混合，利用水热法合成镍钻双金属MOFs纳米片，并将其负载于纳米多孔金针表面用于葡萄糖传感器的研究。以上专利合成单金属和双金属有机骨架(MOFs)材料，其利用了MOFs的结构特性，但是结构单一，没有多级结构优势的整合。

目前，金属有机骨架(MOFs如ZIF-67)材料通过热解可转化为各种功能材料用于催化领域。然而，由于MOFs容易团聚而引起多孔结构的塌陷，最终会降低材料的电催化性能。因此，通过模板法定向生长MOFs阵列，热解后会生成具有有序孔结构的碳基材料。层状镍钴双氢氧化物纳米阵列(NiCo LDH)由于具有典型的二维结构使其具有很多优势，如较高的氧化还原性能、可调的化学组成、优越的阴离子交换能力等而被广泛应用于催化、光化学等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维多孔结构C@NiCo₂O₄@PPy复合材料及其制备方法和应用。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：