[发明专利]三维铜@碳核壳纳米颗粒、其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种三维铜@碳核壳纳米颗粒，其特征在于：以立方体颗粒形状的纳米铜颗粒为核，以三维碳为壳，形成核壳形式的完整的立方碳包覆结构，三维铜@碳核壳纳米颗粒大小为250-350nm，碳壳作为防止纳米铜颗粒在潮湿的空气中氧化变质的保护外层。

2.根据权利要求1所述三维铜@碳核壳纳米颗粒，其特征在于：核壳结构的碳壳的厚度为1.4-7.0nm。

3.一种权利要求1所述三维铜@碳核壳纳米颗粒的制备方法，所用到的各物料采用与下述量相同比例的用量，其特征在于，步骤如下：

首先，将0.125 g CuSO₄﹒5H₂O加入不少于475 mL去离子水中，搅拌至完全溶解，得到CuSO₄溶液；

然后，向CuSO₄溶液中加入4.85 g 十二烷基硫酸钠（SDS），继续搅拌至少1.25 h至完全溶解，得到CuSO₄和SDS混合溶液；

随后向CuSO₄和SDS混合溶液中继续加入0.85 g 盐酸羟胺和0.4 g NaOH，机械搅拌至少45 min，并将混合液陈化不少于2 h，然后将陈化后的混合液离心分离，得到三维氧化亚铜立方体颗粒；

将上述得到的三维氧化亚铜立方体颗粒加入到浓度为1.0-3.5mg/mL聚乙烯吡咯烷酮（PVP）水溶液中，进行超声分散至少30 min，然后冷冻干燥至少48 h，得到黄棕色固体颗粒；

随后将冻干得到的黄棕色固体颗粒转移入管式炉中，在氩气保护条件下，在不低于600℃进行退火处理60-180 min，即得到三维铜@碳核壳纳米颗粒；其中三维铜@碳核壳纳米颗粒的三维碳壳由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）在不低于600℃的原位高温碳化反应中得到，三维铜核由氧化亚铜在不低于600℃的原位高温还原反应过程中得到，从而形成核壳形式的完整的立方碳包覆结构。

4.一种权利要求1所述三维铜@碳核壳纳米颗粒的应用，其特征在于：利用三维铜@碳核壳纳米颗粒材料修饰玻碳电极，用于无酶葡萄糖的电化学传感器的制备，包括如下步骤：

采用三维铜@碳核壳纳米颗粒和溶剂的质量浓度不低于8mg/mL的分散剂作为玻碳电极修饰剂；对直径不小于3 mm的玻碳电极进行预处理，得到清洗干净的玻碳电极；然后将4 μL玻碳电极修饰剂滴加在上述清洗干净的玻碳电极表面，在玻碳电极表面形成修饰剂液膜，在红外灯下将修饰剂液膜烘干，从而在电极表面固化形成均匀的三维铜@碳核壳纳米颗粒的复合膜，再向三维铜@碳核壳纳米颗粒的复合膜上滴加不少于5 μL的质量浓度为不大于0.5 wt% 的Nafion，然后在红外灯下继续干燥，得到三维铜@碳核壳纳米颗粒材料修饰的玻碳电极。

5.一种权利要求4所述三维铜@碳核壳纳米颗粒的应用，其特征在于：利用三维铜@碳核壳纳米颗粒材料修饰的玻碳电极组装制造无酶葡萄糖电化学传感器，将三维铜@碳核壳纳米颗粒材料修饰玻碳电极作为工作电极，将饱和Ag/AgCl电极作为参比电极，将铂丝电极作为辅助电极，组成三电极体系，用于葡萄糖浓度的电化学测定；

进行葡萄糖浓度的电化学测定时，首先将三电极体系中所述工作电极放置在不少于10mL的浓度不低于0.4 M NaOH溶液中，以恒定速率搅拌NaOH溶液，并在0.6 V 恒电位下，记录下电流-时间曲线，当背景电流达到稳态后，用微量进样器加葡萄糖溶液样品到NaOH溶液中，记录时间-电流响应；在不同葡萄糖溶液浓度下测得传感器对葡萄糖的电流响应值，并在NaOH溶液中的葡萄糖浓度为0.04～40 mM 范围内，得到电流与葡萄糖浓度的线性关系曲线，线性方程为I_p=0.019C+15.78，I_p为电流，单位为μA，C为葡萄糖浓度，单位为μM，其线性相关系数r = 0.996，利用该线性关系曲线及相应的线性方程，测定葡萄糖溶液试样的浓度，从而完成对葡萄糖浓度的电化学测定。

6.根据权利要求5所述三维铜@碳核壳纳米颗粒的应用，其特征在于：对于存在甘氨酸、色氨酸、抗坏血酸、多巴胺、蔗糖、尿酸和氯离子中至少一种干扰物的情况下葡萄糖溶液样品，三维铜@碳核壳纳米颗粒材料修饰的玻碳电极对干扰物的电流响应不会影响葡萄糖的测定。