一种CoS制造技术

本发明专利技术公开了一种CoS

A kind of CoS

The invention discloses a CoS

【技术实现步骤摘要】
一种CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料构建电化学传感器在葡萄糖电化学分析中的应用
本专利技术属于无机材料合成及应用
，具体涉及一种简便制备CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料的制备方法及其应用。
技术介绍
快速高灵敏地分析检测葡萄糖在临床诊断糖尿病领域具有重要的研究意义，而在许多检测葡萄糖的方法中，电化学分析法因为高效、灵敏和操作简便成为研究的热点之一。电化学方法检测葡萄糖分为无酶传感器和有酶传感器，1962年文献报道了第一例有酶葡萄糖生物传感器，自此以后，具有高选择性和高灵敏度的酶型葡萄糖电化学传感器受到科研工作者的关注，但随着研究的推进，人们发现由于酶的活性容易受到环境酸度、温度以及湿度的影响，导致传感器的稳定性和再现性下降，并且酶的价格昂贵，酶修饰电极的组装也比较复杂，从而阻碍了酶型传感器的进一步发展。因此，需要大力研发无酶传感器以克服上述缺陷。在早期的无酶传感器中，很多贵金属及其合金材料被用于构建各种不同的电化学传感器检测葡萄糖。然而，这些传感器的检测灵敏度较低，选择性不好而且有些原材料成本高昂。目前，人们正在利用一些具有特殊性质的纳米材料制备新型的无酶传感器。其中，易于制备、原料价格低廉的钴的硫化物纳米材料进入了人们的视线。有研究表明，钴基纳米材料可通过Co3+/Co2+电对在修饰电极表面加快目标分子和基质之间的电子传递速率，从而在电化学催化、锂离子电池、超级电容器以及太阳能电池等领域中具有良好的应用前景。为了进一步改善金属硫化物纳米材料的导电性、生物相容性以及灵敏度，近年来，有科学工作者尝试把纳米材料与金属硫化物纳米材料复合，通过它们之间的协同作用来提高单一纳米材料的性能，已经用于电化学传感并取得了显著的研究成果。所以，金属硫化物纳米复合材料成为一个有巨大潜力的研究方向之一。石墨烯是2004年发现的一种新型纳米材料，它由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，具有比表面积大、导电性强和机械强度高等独特性质。研究发现，在石墨烯中掺杂氮可进一步改变石墨烯的表面结构，显著提高电子的活性以及电子给予体性能，从而成为其它纳米材料的优良载体。到目前为止，具备优良特性的氮掺杂石墨烯掺杂纳米硫化物复合材料开发用于葡萄糖电化学分析的文献未见报道，而且以往的硫化物/氮掺杂石墨烯复合材料制备条件苛刻，过程较为复杂。因此本专利技术旨在通过工艺简单、条件温和、环境友好的方法制备CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料并构筑葡萄糖电化学传感器，增强传感器界面与葡萄糖分子的结合能力或生物相容性，进而提高检测葡萄糖的灵敏度与选择性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有的电化学分析法测定葡萄糖技术中修饰剂合成方法复杂，试剂价格昂贵，提纯分离困难、电化学传感器的灵敏度和选择性差，线性响应范围窄，检测限过高等缺点，通过简单的两步反应法，较少的试剂用量，温和的反应条件，合成分离出新型电化学反应催化剂材料—CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料，以期运用该材料实现高效高选择性电化学法分析检测葡萄糖。为了解决以上技术目的，本专利技术是通过以下技术方案予以实现的。本专利技术一种CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料是通过以下步骤予以制备的：(1)将氧化石墨烯超声分散于二次蒸馏水中，采用氨水调节石墨烯分散液的pH达到9～11，然后加入水合肼于50～80℃加热回流12～24小时，产物离心分离，分别用二次水和乙醇洗涤并在15～30℃下真空干燥12～24小时后得到氮掺杂石墨烯材料。所述氧化石墨烯与水合肼的质量比为1:1.5～3.0。(2)将步骤(1)制备的氮掺杂石墨烯材料超声分散均匀后添加六水合硝酸钴和L-半胱氨酸后搅拌混匀并转移至反应釜中，于温度为180～220℃条件下水热反应24～36小时。反应结束后离心分离，将所得沉淀用二次蒸馏水和乙醇多次洗涤并放入真空干燥箱于15～30℃下干燥12～24小时即得CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料。所述氮掺杂石墨烯与六水合硝酸钴以及L-半胱氨酸的质量比为1:8～16:16～32。进一步的，所述氮掺杂石墨烯与六水合硝酸钴以及L-半胱氨酸的质量比为1:10:20。上述制备的CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料可构建电化学传感器在葡萄糖电化学分析中加以应用。本专利技术的科学原理：本文采用热稳定性好、机械性能和导电性高、生物相容性强的氮掺杂石墨烯为支撑材料，通过简单的水热反应负载比表面积大和电子传递速率快的金属硫化物纳米材料，充分利用两者之间的协同作用制备出电催化性能比单一材料强的修饰剂材料—CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料，利用该复合材料构筑的电化学传感器分析检测葡萄糖快速灵敏，选择性高，稳定性和再现性强，检测线性范围较宽，检测限较低，可推广用于生物或药物分子电化学传感领域。本专利技术与电化学分析法测定葡萄糖过程中使用的其它修饰剂材料的合成方法和应用相比，具有以下技术效果：1、制备方法简单，无需复杂的仪器设备，试剂用量少，耗能少；主要反应在水相中进行，对环境友好；2、反应条件比较温和，节能减耗；制备后处理过程简单，易于分离提纯；3、CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料构筑的电化学传感器能够实现对葡萄糖的快速响应和测定，并且线性检测范围较宽，检测限较低；4、其它可能共存的物质对葡萄糖的测定无干扰，而且CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料构筑的电化学传感器稳定性和再现性好。附图说明图1为本专利技术CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料的制备及对葡萄糖的电化学测定原理图。图2为氮掺杂石墨烯(A)、CoS2(B)以及CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料(C)的扫描电镜图。图3为氮掺杂石墨烯、CoS2以及CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料的XRD图。图4为葡萄糖分别在裸玻碳电极(A)、氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极(B)、CoS2修饰玻碳电极(C)以及CoS2/氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极(D)上的循环伏安曲线图(0.1MNaOH溶液中)。图5为不同浓度的葡萄糖在CoS2/氮掺杂石墨烯修饰玻碳电极上的计时电流曲线图(0.1MNaOH溶液中)。图6为采用计时电流法研究各种可能的共存物质对葡萄糖测定的干扰图。具体实施方式本专利技术的实质特点和显著效果可以从下述的实施例中得以体现，但它们并不对本专利技术作任何限制，本领域的技术人员根据本专利技术的内容做出一些非本质的改进和调整，均属于本专利技术的保护范围。下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，其中实施例中CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料采用荷兰PhilipsX’Pert型X-射线粉末衍射仪(XRD)和日本日立公司F-4800电子扫描电镜(SEM)表征形貌；电化学实验全部在上海辰华仪器公司组装的CHI660E电化学工作站上完成，实验采用三电极体系(即玻碳电极或CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料修饰玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为对电极)。本专利技术所提供的一种两步法简便制备CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料的方法以及对葡萄糖的电化学测定过程如图1所示，其合成路线中第一步反应是采用水合肼与片状氧化石墨烯在水相中加热回流反应，然后二次水和乙醇洗涤多次并真空干燥制备氮掺杂石墨烯材料；第二步直接将六水合硝酸钴和和助剂L-半胱氨酸加入氮掺杂石墨烯分散液中采用水热反应制备CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料粗产品，离心、二次水和乙醇多次洗涤、真空干燥后得最终目标产物。最后将所制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CoS

【技术特征摘要】
1.一种CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料构建电化学传感器在葡萄糖电化学分析中的应用，其特征在于，所述CoS2/氮掺杂石墨烯复合材料是通过以下步骤予以制备的：(1)将氧化石墨烯超声分散于二次蒸馏水中，采用氨水调节石墨烯分散液的pH达到9～11，然后加入水合肼于50～80℃加热回流12～24小时，产物离心分离，分别用二次水和乙醇洗涤并在15～30℃下真空干燥12～24小时后得到氮掺杂石墨烯材料；所述氧化石墨烯与水合肼的质量比为1:1.5～3.0；(2)将步骤(1)制备的氮掺杂石墨烯材料超声分散均匀后添加六水合硝酸钴和L-半胱氨酸后搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴芳辉，张琴，高春新，魏先文，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34