[发明专利]一种NiO/BC复合材料修饰电极的方法及其应用

说明书

本方案公开了材料技术领域的一种NiO/BC复合材料修饰电极的方法，包括以下步骤：步骤一、将NiO/BC复合材料均匀分散在0.1～0.3Wt％Nafion溶液中制成浓度为1mg·mL^‑1～4mg·mL^‑1的悬浊液；步骤二、将悬浊液滴加到电极的表面，然后室温干燥即制得NiO/BC复合材料修饰的电极。另外，还提供了NiO/BC复合材料在传感器和/或电池和/或电极上的应用。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种NiO/BC复合材料修饰电极的方法及其应用。

背景技术

葡萄糖是生物体细胞能量的主要来源。葡萄糖测定用于诊断和控制与碳水化合物分解代谢相关的疾病，例如糖尿病、新生儿低血糖症和特发性低血糖症。测定葡萄糖的电化学传感器分为酶传感器和非酶传感器。基于负载葡萄糖氧化酶和葡萄糖脱氢酶的酶传感器由于对葡萄糖氧化的高选择性和高效催化作用而被广泛研究并用作葡萄糖检测的有效装置。但由于各种环境因素对酶生物性能影响很大，使酶传感器存在制备程序复杂、固定酶易失活、受温度影响大、测定范围较窄等缺点。非酶葡萄糖传感器与酶葡萄糖传感器相比，具有成本低、制备简单、稳定性和再现性好等优点，且不受调节大多数酶电极反应的氧限制，逐渐成为葡萄糖传感器研究领域中的热点。

基于贵金属材料(铂和金)的非酶葡萄糖传感器是发展至今在非酶传感器中研究最为深入的。但铂和金电极在应用中易中毒且成本高。而镍或镍的金属氧化物修饰玻碳电极对葡萄糖催化十分敏感，含镍材料制备的电极应用于葡萄糖传感器均有很高的氧化电流，且其低成本、高稳定性、良好的灵敏度和快速响应特点受到广泛关注。

本申请人通过对非酶葡萄糖传感器的深入研究，发现将氧化镍纳米材料负载在竹炭表面制备得到的NiO/BC复合材料，可使催化活性物质与载体间产生协同效应，因此可进一步提高催化剂对葡萄糖的电化学检测性能，从而提高现有非酶葡萄糖传感器电极的电化学性能和催化性能。另外，申请人针对NiO/BC复合材料的用途进行研究，发现其可应用于多种电池及感应器中；并可显著改善电池或感应器的性能。本申请中的NiO指氧化镍纳米粒子，BC指过500～1000目筛的竹炭。

发明内容

本发明意在提供一种NiO/BC复合材料修饰电极的方法及其应用，以提高NiO/BC复合材料的应用转化。

本申请中的NiO/BC复合材料包括氧化镍和过500～1000目筛且经活化后的竹炭，氧化镍附着在竹炭上；NiO/BC复合材料的制备时包括以下步骤：

步骤一、竹炭预处理：选取在700℃～900℃下烧制，过500～1000目筛且用KOH活化过后的竹炭，用去离子水将选取的竹炭熬煮25min～35min，然后再用去离子水超声洗涤25min～35min，最后将超声洗涤后的竹炭在95℃～110℃的温度下干燥至恒重；竹炭活化时，包括以下步骤：a、向KOH中加去离子水至KOH完全溶解得到KOH溶液，然后将KOH溶液与过筛后的竹炭充分混合得到混合物，其中KOH与竹炭的重量比为2.5～4:1；b、将混合物置于70℃～80℃的温度下干燥至混合物中的去离子水完全挥发；c、将混合物置于马弗炉中，在惰性气体Ar气的保护下，以2℃～3℃/min的速度升温至700℃～900℃，并保温1.8～2.5h，然后随炉冷却；d、将冷却的竹炭用稀盐酸清洗再用去离子水清洗至中性并干燥，得到活化后的竹炭；

步骤二、NiO/BC复合：将预处理后的竹炭加入到0.3mol·L^-1～0.8mol·L^-1的NiCl₂·6H₂O溶液中，然后加入浓度为4％～6％的氨水并至溶液pH值为9～10，得到绿色悬浊液，静置2.5h～3.5h，抽滤并以去离子水反复清洗，鼓风干燥1h，最后再在300℃～400℃的温度下二次干燥2h～4h，得到NiO/BC复合材料。

为了提高NiO/BC复合材料对电极的催化和/或导电作用，本申请提供了一种NiO/BC复合材料修饰电极的方法；包括以下步骤：