[发明专利]银掺杂海胆形氧化铜/多层石墨烯复合材料及制备方法和葡萄糖传感器

说明书

本发明公开了一种银掺杂海胆形氧化铜/多层石墨烯复合材料及其制备方法。海胆形氧化铜均匀分布在多层石墨烯表面，海胆形氧化铜的直径在100‑200nm。海胆形氧化铜颗粒由纳米氧化铜束组成，氧化铜束从球体中心向外作辐射状分布，氧化铜束之间具有较大的孔隙，液体容易进入到纳米孔中，提高氧化铜的比表面积。同时，海胆氧化铜内沉淀有纳米银，提高了电子在海胆形氧化铜内部的传输速度。本发明制备的复合材料可用于无酶葡萄糖检测电极，具有优良的检测性能。银掺杂海胆形氧化铜/多层石墨烯复合材料的制备过程：超声制备多层石墨烯后，将乙酸铜、硝酸银、稀盐酸加入到DMF和水混合溶液中，在90℃温度下水浴搅拌2小时，经清洗后可获得本发明复合材料。本发明制备工艺简单，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种多层石墨烯表面均匀沉积银掺杂海胆形氧化铜复合材料及其制备方法和葡萄糖传感器。本发明复合材料在葡萄糖传感器、储能等领域具有潜在的应用。

背景技术

无酶葡萄糖传感器是最近研究发展起来的一种新型葡萄糖传感器，具有成本低，检测速度快，检测精度较高等优点。采用CuO作为葡萄糖传感器具有成本低、电化学活性强、稳定性高、良好的传感性能，因而受到广泛的研究。在作为电催化材料时，颗粒尺寸对性能影响非常大，氧化铜尺寸小能获得更大的表面积，从而能获得更优的性能，纳米氧化铜能提高传感器的性能。然而，氧化铜的电导率低的特点也极大的影响氧化铜的性能，载流子在氧化铜传输速率小，导致复合率提高，从而降低了传感器性能。为了提高材料的电子传输性能，制备纳米氧化铜与碳材料的复合材料成为目前的有效途径。

已有的研究都是采用Hummer法制备的氧化石墨烯作为碳基底制备纳米氧化铜复合材料，制备过程复杂。而且氧化铜颗粒尺寸与分布不均匀，因此，影响复合材料的葡萄糖浓度检测性能。

多层石墨烯可以通过简单的超声法获得，多层石墨烯制备过程简单，且碳材料的缺陷少，可作为复合材料基底。然而，多层石墨烯表面不含有活性基团，而碳材料本身具有非常高的化学稳定性，因而采用传统的化学法，在其表面很难获得分布良好的氧化铜纳米颗粒。因此，必需研究新的制备方法。本课题组已有的发明专利(申请号： 201711467088.8)采用水热法制备氧化铜/石墨烯的方法，在多层石墨烯表面获得球状多孔氧化铜。然而该方法采用水热法，氧化铜颗粒直径较大，约为300-600nm。同时，氧化铜中的纳米孔尺寸小、数目少，检测溶液不容易进入纳米孔内。氧化铜大颗粒内的电导性差。因而在作为葡萄糖传感器时性能较差。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种银掺杂海胆形氧化铜/多层石墨烯复合材料及制备方法和葡萄糖传感器，在多层石墨烯表面制备掺银海胆形氧化铜，从而提高氧化铜的比表面积，进而提高对葡萄糖的电流响应；同时，氧化铜束中存在着纳米银，提高电子在氧化铜颗粒内部的传输速度，具有优异的葡萄糖检测性能。

为解决现有技术存在的技术问题，本发明的技术方案如下：

银掺杂海胆形氧化铜/多层石墨烯复合材料，直径为100-200nm 的海胆形氧化铜颗粒均匀分布在多层石墨烯表面，该海胆形氧化铜颗粒内部具有纳米银且表面由纳米氧化铜束组成，该氧化铜束从球体中心向外作辐射状分布，氧化铜束之间具有孔隙，从而液体容易进入到纳米孔中。

采用上述技术方案，由于海胆状氧化铜颗粒由纳米氧化铜束组成，氧化铜束从球体中心向外作辐射状分布，氧化铜束之间具有较大的孔，因此，液体容易进入到纳米孔中，提高氧化铜的比表面积，从而提高对葡萄糖的电流响应。同时，氧化铜束中存在着纳米银，从而提高电子在氧化铜颗粒内部的传输速度，该结构的复合材料具有优异的葡萄糖检测性能。

本发明还提出了一种银掺杂海胆形氧化铜/多层石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，量取体积比为8:2的DMF和去离子水，混合均匀后作为混合溶剂；