[发明专利]一种空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料

说明书

本发明提供了一种空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料，其为以三维网络rGO为模板，表层生长PANI纳米纤维，再在外层包裹聚苯胺(PANI)外壳形成空间限域材料为载体，并负载Ag纳米粒子形成空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料(PANI@PANI/3DrGO/Ag)。该复合材料的制成的修饰电极对DA和UA均具有优异的催化性能，可同时检测UA和DA，且灵敏度高，线性范围宽。

技术领域

本发明涉及一种空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料，属于催化剂技术领域。

背景技术

多巴胺(DA)是一种重要的神经递质，在哺乳动物中枢神经系统功能中发挥重要作用。多巴胺在体内的浓度和代谢异常可引起阿尔茨海默病、癫痫、精神分裂症、帕金森病等神经系统疾病。正常水平的多巴胺浓度随年龄而变化，其在血液中的正常浓度为0.1～0.4nM，在尿液中的正常浓度为0.1～2μM。因此，在真实的样本中，多巴胺检测必须具有较低的检测限，同时样本中也存在着大量过量的抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)。UA是人体嘌呤代谢的最终产物之一。它的异常浓度水平将导致多种疾病，如痛风、高尿酸血症、莱什-尼恩综合征、心血管和慢性肾等。由于DA、UA和AA经常在实际体系中共存，因此开发一种灵敏、有选择性、抗干扰性的测试方法是非常必要的。在已有的分析方法中，电化学方法因其简单、灵敏度高、效率高而受到越来越多的关注。然AA、DA和UA具有相似的结构，在未修饰电极上的电化学响应是重叠的。因此，如何在生理条件下对生物样品进行高选择性、高灵敏度的DA和UA检测是电分析研究的一个关键问题。

还原氧化石墨烯(rGO)因其化学稳定性好、机械强度强、电导率高、比表面积大等独特的化学物理性质而备受关注。rGO基纳米复合材料在化学传感器、催化剂和能量存储等方面的应用得到了广泛研究。研究表明，rGO负载的银纳米材料具有明显的协同作用从而对DA和UA的电化学氧化具有显著的催化增强作用。然而二维rGO负载的金属纳米材料在复杂反应环境条件下始终面临着催化剂中毒和催化剂活性退化的问题。研究结果表明，通过设计空间分离的活性位点或空间限域效应，可优化金属催化剂活性退化或中毒问题。利用石墨烯构建空间限域层合成空间限域型的贵金属复合催化剂应用于检测DA和UA等生物分子，不仅可以有效提高DA和UA等生物分子的抗干扰及高灵敏检测，并且有希望解决生物传感技术在复杂的实际检测环境中所面临的催化剂污染及中毒问题。该催化剂的构建有希望为解决金属催化剂中毒及活性退化问题提供有效思路。然而，如何有效构筑空间限域复合结构一直是目前研究的难点。

发明内容

本发明提供了一种空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料，其为以三维网络rGO为模板，表层生长PANI纳米纤维，再在外层包裹聚苯胺(PANI)外壳形成空间限域材料为载体，并负载Ag纳米粒子形成空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料(PANI@PANI/3DrGO/Ag)。

作为进一步该的，所述Ag纳米粒子直径小于20nm，Ag负载量为2.5wt％。

一种上述的空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料的制备方法，取氧化石墨烯，加入蒸馏水、水合氯化铁，超声溶解后，进行水热反应，冷却后用微孔混合膜过滤，固体产物重新分散在蒸馏水中，搅拌后过滤，用水和乙醇清洗，晾干备用；将水热法处理的氧化石墨烯分散于蒸馏水中，再加入含Ag的金属催化剂前驱体溶液进行超声分散混合后，加入苯胺单体，搅拌后分别加入FeCl₃溶液、浓磷酸进行混合，继而再加入溶解有过硫酸铵的磷酸溶液进行反应，制得固体产物，该固体产物经预设孔径的混合膜过滤、蒸馏水清洗和乙醇清洗后，将获得的粉体产物加入到含抗坏血酸(AA)的磷酸溶液中进行超声和搅拌处理，经处理获得的产物经过滤、水洗、醇洗后，再自然晾干，制得所述的空间限域型的聚苯胺@石墨烯基/Ag纳米复合材料。