[发明专利]一种聚3,4-乙撑二氧噻吩纳米纤维/金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种一种聚3,4‑乙撑二氧噻吩纳米纤维/金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。本发明通过液‑液界面聚合法一步制备聚3,4‑乙撑二氧噻吩纳米纤维/金纳米粒子复合材料，并以此修饰电极构建亚硝酸盐感器。本发明在化学法还原金的同时引发3,4‑乙撑二氧噻吩的聚合，一步完成，操作简单。制备所得的纳米复合材料中，聚3,4‑乙撑二氧噻吩呈一维纳米纤维状结构，金纳米粒子均匀的分散在聚3,4‑乙撑二氧噻吩纳米纤维中，所得聚3,4‑乙撑二氧噻吩纳米纤维/金纳米粒子复合材料电化学活性非常高，可以实现亚硝酸根的高灵敏度检测，且稳定性和重现性好。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料的制备和应用，特别是涉及一种聚3,4-乙撑二氧噻吩纳米纤维/金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用，具体为采用液-液界面聚合法一步制备具有一维纳米结的聚3,4-乙撑二氧噻吩纳米纤维/金纳米粒子复合材料，并以此修饰电极用于构建亚硝酸根传感器。

背景技术

亚硝酸盐是一种常见的化工原料，它可以与蛋白质结合以保持肉制品的颜色和香味。因此，亚硝酸钠作为一种防腐剂被广泛应用于腌制蔬菜和肉制品中。但是，研究表明过量的亚硝酸盐被人体摄入后，会将血液中的Fe²⁺氧化为Fe³⁺，从而导致血红蛋白发生不可逆转的氧化，诱发各种癌症。因此，亚硝酸盐是一种致癌物质，是食品安全检测领域中重点检测对象之一。因此，迫切需要建立一种灵敏度高、快速有效的检测亚硝酸盐的方法。目前已经被实际应用的几种检测亚硝酸盐的方法有：分光光度法、毛细管电泳法、色谱分析法和电化学法等。电化学方法因操作简单、灵敏度高、线性范围宽、快速而稳定的响应信号等优点而受到人们的青睐。但多数电化学方法为基于亚硝酸盐的传感器，原材料多样且制备过程复杂，在一定程度上制约了亚硝酸盐传感器的制备和使用。因此，构建制备简单、灵敏度高的亚硝酸盐传感器具有重要的现实意义。

导电聚合物由于具有优良的导电性、较高的比表面积、易于制备和良好的生物相容性等特点近年来被广泛用于电化学传感器制备。在众多的导电聚合物中，聚3,4-乙撑二氧噻吩(PEDOT)以其良好的环境稳定性、结构和性质可调等特点而备受关注。金纳米粒子(AuNPs)具有优越的电化学活性和催化特性，作为催化剂应用于电化学工程得到了广泛的认可。研究表明，聚3,4- 乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料，能够发挥两种材料的协同作用，有效提高电子的转移速率，克服亚硝酸盐在裸电极上氧化还原过程缓慢的问题，从而在构建电化学传感器方面有着极高的优势。宋等人则以聚苯乙烯微球为模板，利用电化学方法制备了三维多孔结构的金纳米颗粒(AuNPs)掺杂的 PEDOT纳米材料；该材料由于其独特的三维纳米多孔结构可以掺杂更多的 AuNPs，从而提供大量的活性位点用于亚硝酸盐的催化，对亚硝酸盐的氧化展现出优异的电催化活性。Peipei Lin等人，以高氯酸锂为溶剂，电化学沉积制备了可用于亚硝酸盐检测的聚3,4-乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料，其形貌为三维多孔网络结构。Xiaojian Fan等人以牛血清白蛋白为稳定剂，电化学沉积制备了可用于亚硝酸盐检测的聚3,4-乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料，其形貌合成显示金纳米粒子均匀分布的星空般表面的复合材料中。Zhang 等人以月桂酰-N-甲基氨基乙酸钠为活性剂，高氯酸锂为溶剂，电化学沉积制备了可用于亚硝酸盐检测的聚3,4-乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料，其中Au纳米粒子的平均粒径为300nm。综合文献报道，目前用于亚硝酸盐传感器的聚3,4-乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料的制备方法均采用电化学沉积法，过程繁琐复杂且粒子尺寸较大。Yu-Heng Cheng等人以ZnO为模板，电化学沉积制备了的中空花瓣形貌聚3,4-乙撑二氧噻吩纳米材料，可用于亚硝酸盐检测，孙兴明等人利用FeCl3直接氧化法通过AOT反胶束体系合成三维菊花状PEDOT；然后在分散剂溶液中，以HAuCl4做氧化剂，PEDOT做还原剂，制备得到Au/PEDOT复合材料，用于催化NaBH4。综合文献报道，目前用于亚硝酸盐检测无酶传感器的聚3,4-乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料的制备方法多以电化学沉积，需要制备原料复杂；且在合成聚3,4-乙撑二氧噻吩/金纳米粒子复合材料需要多步反应，过程繁琐复杂。

发明内容