[发明专利]MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料及其制备方法，用于制备高性能葡萄糖传感器，制备方法通过先制备多层MXene粉末，再制备单层或少层MXene,最后通过水热反应获得三维多孔结构的复合材料MXene/镍基层状双氢氧化物。本发明构造了一种三维多孔结构的复合材料，相较于传统的镍基层状双氢氧化物，加入MXene后为LDH提供了成核位点。其独特的三维多孔结构有利于电解液进入复合结构内部，与表面的活性位点发生更充分的氧化还原反应；另外随着MXene的加入，复合材料的电导率得到了提升，进一步提升了其葡萄糖检测性能。

技术领域

本发明涉及一种MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料及其制备方法,该MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料可用作葡萄糖传感器的电极材料。

背景技术

近年来,糖尿病发病率在全世界范围内一直在迅速增加。根据世界卫生组织预测,到2030年,糖尿病将会成为第七项主要死亡病因。糖尿病是一种代谢疾病,随着时间推移,高血糖会严重损害身体各主要器官系统及神经,造成心脏病、中风、神经损伤等疾病,因此,在日常生活中需要对体内葡萄糖含量进行检测。到目前为止,人们经常使用以下方法检测葡萄糖,包括分光光度法、荧光分光光度法、比色法、荧光光谱法以及电化学方法等,其中电化学法因为其简洁、便宜、快速、高灵敏度等优点而广受欢迎。电化学葡萄糖传感器包括酶葡萄糖传感器和非酶葡萄糖传感器,传统的酶葡萄糖传感器的检测原理是：葡萄糖氧化酶在氧气环境中将葡萄糖氧化为葡萄糖内酯,从而检测葡萄糖的浓度；但是葡萄糖氧化酶的活性容易受温度、pH、湿度等外界环境的影响,进而影响其检测性能；且酶葡萄糖传感器的响应速度较慢。因此，开发一种能够精准测量和快速响应的非酶葡萄糖传感器迫在眉睫。

目前,已经报道了多种材料的非酶葡萄糖传感器,层状双氢氧化物(LDH)由于其本身具有高比表面积、高氧化还原性、层间阴离子可交换等特性而广泛应用于非酶葡萄糖传感器。与其他层状双氢氧化物相比,镍基层状双氢氧化物由于在碱性介质中的氧化还原电对Ni(OH)₂/NiOOH,葡萄糖直接氧化成葡萄糖内酯，呈现出显著的电化学催化活性。然而镍基LDH的电导率比较低，进而影响了葡萄糖检测性能。为了进一步提高电导率，可以将镍基LDH沉积在导电载体上，以提高葡萄糖传感器的灵敏度，如银纳米线、金纳米粒、石墨烯等。

MXenes是一种新型的过渡金属碳化物或氮化物，具有独特的二维结构、良好的稳定性、超高的导电性以及优异的比电容等特性，因此，在电容器、催化、化学吸附、传感器等方面具有很大应用前景。MXene的表达式为M_n+1X_nT_x,其中M为早期过渡金属,X为C或N,T为表面终止,通常为F、O、OH,n＝1，2或3，可以通过HF选择性刻蚀MAX相(M_n+1AX_n)中A元素(主要为IIIA或IVA族元素)而获得。迄今为止，已经报道了超过60种MXene，包括Ti₃C₂,Ti₂C,Nb₂C,V₂C等,其中Ti₃C₂在电化学器件中的应用最为广泛。

因此，如何分别发挥MXenes和层状双氢氧化物(LDH)的优异性能，从而获得一种基于MXenes/LDHs复合材料的高性能葡萄糖传感器是急需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料及其制备方法，将导电衬底MXene与具有高氧化还原性的层状双氢氧化物结合制备成一种三维多孔的复合材料,并且将其应用于葡萄糖传感器。本发明显著提高了复合材料的导电性,从而提高了葡萄糖传感器的检测性能。

本发明目的之一是提供一种MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料；

本发明目的之二是提供一种MXene/镍基层状双氢氧化物复合材料的制备方法；