[发明专利]一种超薄高稳定性黑磷纳米复合材料及其制备方法与应用在审

专利信息
申请号: 202110475055.8 申请日: 2021-04-29
公开(公告)号: CN113447559A 公开(公告)日: 2021-09-28
发明(设计)人: 史转转;李园;吴小帅;刘亮;郭春显;李长明 申请(专利权)人: 苏州科技大学
主分类号: G01N27/49 分类号: G01N27/49;G01N27/416
代理公司: 苏州市中南伟业知识产权代理事务所(普通合伙) 32257 代理人: 杨慧林
地址: 215000 江苏省苏州市*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 超薄 稳定性 黑磷 纳米 复合材料 及其 制备 方法 应用
【说明书】:

发明提供了一种超薄高稳定性黑磷纳米复合材料,其制备方法及一种Cu2+检测传感器,属于纳米材料制备与应用的技术领域。本发明黑磷纳米复合材料由黑磷纳米片与高分子聚合物通过静电吸附作用结合所得。制备方法为:将高分子聚合物水溶液,用惰性气体除氧;将黑磷纳米片的分散液,离心洗涤,将洗涤后的黑磷纳米片加入所得高分子聚合物水溶液中,并用惰性气体除氧处理,室温下持续搅拌反应;待上述反应结束后,将固相产物用水洗涤,得到所述超薄高稳定性黑磷纳米复合材料。本发明中超薄高稳定性黑磷纳米复合材料的制备方法简单且不依赖大型设备、成本低。将黑磷复合纳米用于Cu2+检测传感器,具有稳定性好、较强抗干扰性。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备与应用的技术领域,尤其是指一种超薄高稳定性黑磷纳米复合材料及其制备方法,一种Cu2+检测传感器。

背景技术

由于重金属离子具有不可降解性和高毒性等特点,因此,重金属离子污染不仅对人体健康有危害而且严重破坏了生态环境。其中,Cu2+作为一种常见的重金属离子,也是生命体正常代谢中不可缺少的一种微量元素。然而,人体过量摄入Cu2+会导致许多疾病的产生。因此,开发一种快速、便捷、有效的Cu2+检测方法,对于人类健康和环境保护都是非常必要的。已有的Cu2+检测方法中,电化学方法由于具有操作简单、成本低、所需样品量少、易于小型化等优势被广泛应用和开发。目前,关于检测Cu2+的电化学传感器主要集中在对传感材料的设计和开发上以提升其传感性能。近年来,二维纳米材料因其独特的物理化学性能被广泛用于制备电极传感材料以改善对Cu2+检测的灵敏度和选择性。然而,基于传统的二维材料如石墨烯等构建的传感器存在检测过程复杂、选择性差等问题。因此,基于新型二维纳米材料通过合理设计构建电化学传感器实现对Cu2+的高灵敏度、高选择性快速检测具有非常重要的意义。

传统的基于石墨烯纳米复合材料作为电极材料构建的电化学传感器,大都采用差示脉冲阳极溶出伏安法对水体中的Cu2+等其他重金属离子进行检测。此外,还可以通过方波阳极溶出伏安法实现对水体中重金属离子的检测。然而这些电化学传感器都必须通过阳极溶出伏安法对Cu2+进行测试分析,该方法比较复杂并且需要先通过电沉积的过程将Cu2+在电极上进行还原富集。然而,在电沉积的过程中Cu2+会发生水解并与其他的金属离子产生共沉积从而影响Cu2+在电极表面的富集,最终导致传感器的灵敏度低、选择性差。因此,对新型二维纳米材料进行优化设计,并进一步扩大其在生物传感、催化、能源等领域中的应用具有重要的现实意义。

现有技术中,本领域技术人员制备黑磷纳米传感器的方法,通过将黑磷和单体进行化学反应将两者连接制备而得。且检测金属大多通过检测电化学氧化过程中电流变化情况达到检测目的。

黑磷纳米片作为一种新型的二维纳米材料,由于其独特的结构和物理化学性质,尤其是其具有较高的能量密度、较大的比表面积和分子吸附能等特性,引起了众多研究领域的广泛关注。由于Cu2+的氧化还原电位位于黑磷的导带和价带之间,使得Cu2+可以被黑磷捕获并还原为Cu+,因此,黑磷纳米片有望用作电极材料构建检测Cu2+的电化学传感器。然而,黑磷纳米片的化学和热稳定性差,在可见光照射下水和氧气会发生降解。所以基于黑磷纳米片的传感器会随时间的推移,出现性能下降的问题。因此,提升黑磷纳米片的稳定性并对其进行优化设计是提升传感器性能的关键。

发明内容

为解决上述技术问题,本发明提供了一种超薄高稳定性黑磷纳米复合材料及其制备方法,一种Cu2+检测传感器。

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