[发明专利]多孔中空Co3

说明书

本发明涉及一种多孔Co₃O₄纳米棱柱、其制备方法，和基于该纳米棱柱的无酶葡萄糖传感器及其制备方法和应用，纳米棱柱的制备方法包括将乙酸钴、含氮有机物的乙醇溶液于60~70℃下恒温反应1~6h，之后分离得到的前驱体干燥后，在空气氛围下于300~500℃恒温灼烧，即得。直接将该纳米棱柱作为无酶葡萄糖传感器的电极材料，不需要其他导电的载体，其展现了比较优异的电催化氧化性能，具有高灵敏度、低检测限、宽线性响应范围和较好的选择性及高稳定性。使用该无酶葡萄糖传感器，血清无需再经过稀释处理可直接用于血糖检测。本发明制备简单、方便快捷并采用比较廉价、易得到的原料来合成，成本较低，样品的重现性比较好，适合大规模生产，具有开发潜力和应用前景。

技术领域

本发明属于电化学生物传感领域，具体涉及一种多孔中空Co₃O₄纳米棱柱、其制备方法，和基于该纳米棱柱的无酶葡萄糖传感器及其制备方法和应用。

背景技术

葡萄糖检测在临床诊断、食品工业和生物技术等方面有很重要的应用，迄今为止，大多数电化学生物传感器都是采用酶基电极如葡萄糖氧化酶、辣根过氧化物酶或是血红素作为催化剂进行氧化或还原。其中葡萄糖氧化酶基生物传感器由于其高灵敏度而被广泛应用。尽管相对于其他酶，葡萄糖氧化酶更加稳定，但是由于酶分子固有的不稳定性，基于生物组分的生物传感器仍然会受到各种环境因素的影响如温度、pH、氧气、湿度、有机试剂和毒性物质等，从而影响传感器的灵敏度、稳定性和再现性，可能会限制传感器体系的保存期限。因此迫切需要发展一种便宜稳定的用于精确检测血液中葡萄糖的无酶传感器。

无酶电化学生物传感器由于其价格低廉、具有较高的稳定性和可循环性等优势已经成为替代酶基电极使用的一种具有吸引力的选择。各式各样的催化剂已经被探索用于无酶葡萄糖传感器，如碳基复合物、贵金属(Pt，Au)及其合金、过渡金属(Cu，Ni，Mn，Co)及其氧化物和氢氧化物、金属合金和双金属等。贵金属及其合金催化剂由于会吸附中间体和氯化物导致表面毒化，这些电极通常会具有灵敏度低和稳定性差等缺点，并且价格昂贵；NiO，CuO和Co₃O₄等过渡金属氧化物由于比贵金属具有更低的成本和更好的生物相容性的优点，已被研究用于葡萄糖电化学氧化，其中，Co₃O₄是一种磁性的半导体材料，且由于其合成方法简易、电催化活性高及成本低廉等，吸引了更多的研究兴趣。例如Hu课题组利用金属有机骨架材料(MOFs)作为模板合成了Co₃O₄纳米颗粒，将其作为葡萄糖检测的电极时展现了比较低的检测限(0.13μM(S/N＝3))，高灵敏度(520.7mA mM^-1 cm^-2)和良好的选择性；Choi等人通过一步水热法制备出了多孔Co₃O₄@石墨烯介孔球，在葡萄糖氧化方面同样地显示了较高的电催化活性。尽管在Co₃O₄电极材料方面已经付出了很多的努力，但是发展快速简单制备出应用在基于葡萄糖检测的电化学传感器的高效Co₃O₄催化剂材料仍然是迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔中空Co₃O₄纳米棱柱及其制备方法，和基于该纳米棱柱的无酶葡萄糖传感器及其制备方法和应用。

本发明的技术方案如下：

一种多孔中空Co₃O₄纳米棱柱的制备方法，包括以下步骤：

(1)将乙酸钴、含氮有机物的乙醇溶液于60～70℃下恒温反应1～6h，之后分离得到钴基前驱体；

(2)将所述钴基前驱体干燥后，在空气氛围下于300～500℃恒温灼烧，即得。

优选的，所述含氮有机物为硫脲、三聚氰胺、尿素或L-半胱氨酸；优选为尿素。