一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料、制备方法及其应用，制备方法为：采用乙二醇作为反应溶剂，加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，通过油浴锅加热后加入硝酸银的乙二醇溶液和氯化钠溶液制备银纳米线材料。将银纳米线溶解于溴化钠溶液中并且加入铁片作为催化剂。最后再电沉积上一层聚吡咯，形成聚吡咯/银@溴化银核壳结构纳米线阵列。本发明专利技术制备方法产物纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本低，重现性好。所制备出聚吡咯/银@溴化银核壳结构纳米线阵列可修饰在玻碳电极上直接作为光电检测的工作电极，这种光电传感器具有响应快，灵敏度高，并且对焦棓酸有很好的选择性。

【技术实现步骤摘要】
一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料、制备方法及其应用
本专利技术属于半导体纳米材料
，涉及一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料、制备方法及其应用。
技术介绍
金属基半导体纳米材料，在电催化，光催化，光电转化等领域引起了大量的关注，然而大多数半导体材料由于其在可见光区低的光催化效率，低的电荷转移能力而使其应用受到限制。为了克服这些限制，金属-半导体纳米异质材料应运而生。由于金属-半导体纳米异质材料能促进半导体材料表面的电荷疏散，加快电子转移速度并且有效的阻碍电子与空穴的重组。因此，许多金属-半导体纳米异质材料被合成出来。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料及其制备方法，利用三步法可控合成聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料，制备方法简单。本专利技术的另一目的在于提供一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的应用。本专利技术提供的一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备方法，包括以下步骤：1)银纳米线的制备；2)银@溴化银核壳纳米线的制备：将步骤1)制备的银纳米线和铁块置于NaBr的溶液，反应后，洗涤、干燥，即制得银@溴化银核壳纳米线阵列；3)聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备：将步骤2)制备的银@溴化银核壳纳米线分散在N,N-二甲基甲酰胺中，然后滴在玻碳电极上，静置，干燥后电沉积聚吡咯薄膜。步骤1)具体为：将聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液搅拌10min以上，然后油浴加热至≥160℃保温时间不超过5min；再向其中逐滴加入现配的硝酸银的乙二醇溶液，等到溶液颜色变成亮黄色，立即加入NaCl溶液，保温反应30min以上，整个过程都需要搅拌。冷却、产物洗涤、干燥后得银纳米线。进一步的，步骤1)中所述整个过程都需要搅拌，搅拌时转速控制在≤15r/min。步骤2)所述反应是指室温下避光反应≥24h。步骤2)中所述铁片需要在稀盐酸中超声30分以上才能加入。步骤3)中所述静置是指常温下至少静置一天。步骤3)中所述电沉积具体为：使用三电极体系，在含有吡咯的NaClO4溶液中利用循环伏安法，制备聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料。进一步的，步骤3)中所述循环伏安法具体过程为：电压范围为-0.6V至0.8V，扫描速度为≤0.05V/s，连续做六个循环以上。本专利技术提供的一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料，采用上述方法制备得到，以银纳米线为骨架，在其外部刻蚀上溴化银颗粒，再电沉积上一层聚吡咯，形成核壳纳米线异质结构。本专利技术还提供了一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的应用，所制备的聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料修饰在玻碳电极上直接作为光电检测的工作电极。这种光电传感器具有响应快，灵敏度高，并且对焦棓酸有很好的选择性。进一步的，将上述制备的聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料喷涂在导电的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上，制成柔性电极。该电极在对焦棓酸的检测方面显示出优异的性能，在未来的光电化学传感设备中具有无限发展。本专利技术提供的一种三步法制备三步法合成聚吡咯/银@溴化银核壳结构纳米线阵列的方法，首先采用乙二醇作为反应溶剂，加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌均匀后，通过油浴锅加热后加入硝酸银的乙二醇溶液和氯化钠溶液制备银纳米线材料。合成银线时要突破以下几点：第一，油浴锅中搅拌速度一定要很缓慢，转速控制在≤15r/min；第二，硝酸银的乙二醇溶液一定要现配现用，且要慢慢的逐滴加入；第三，在硝酸银的乙二醇溶液加入后，溶液有无色变成亮黄色时才能加入NaCl溶液。这样合成出来的银线的尺寸才能在在100纳米以下，且形貌均一，不会弯曲。然后将银纳米线溶解于溴化钠溶液中并且加入铁片作为催化剂。铁片需要在稀盐酸中超声30分以上才能加入。由于常温下AgBr的溶度积常数(Ksp＝5.0×10-13远大于Ag2S(Ksp＝2.0×10-49)，并且离子半径Br->S-2>Cl-，所以AgBr的合成是最有难度的。我们需要控制铁片在酸中活化的时间30min以上，以及避光反应时间至少24h，才能制备出银@溴化银核壳纳米线。最后再电沉积上一层聚吡咯，形成聚吡咯/银@溴化银核壳结构纳米线阵列。本专利技术制备方法产物纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本低，重现性好。所制备出聚吡咯/银@溴化银核壳结构纳米线阵列可修饰在玻碳电极上直接作为光电检测的工作电极，这种光电传感器具有响应快，灵敏度高，并且对焦棓酸有很好的选择性。该电极在对焦棓酸的检测方面显示出优异的性能，在未来的光电化学传感设备中具有无限发展。附图说明图1为实施例1中制备的银纳米线材料的扫描电子显微镜照片(SEM)；图2为实施例1中制备的银纳米线材料的透射电镜照片(TEM)；图3为实施例1中制备的银@溴化银核壳异质结构纳米线材料的扫描电子显微镜照片(SEM)；图4为实施例1中制备的银@溴化银核壳异质结构纳米线材料的透射电镜照片(TEM)；图5为实施例1中制备的银@溴化银核壳异质结构纳米线材料的X射线衍射照片(XRD)；图6为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银材料(b0,b1)和银@溴化银(a0,a1)复合材料电极对焦棓酸光电流响应对比图，(a0,b0)为不加焦棓酸，(a1,b1)为加入100ul焦棓酸时的光电流曲线。图7为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银复合材料电极在加入不同浓度的焦棓酸时的光电流响应曲线图；图8为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银复合材料电极的不同浓度的焦棓酸浓度与其对应的光电流的线性关系图；图9为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银复合材料电极在氧化100uM焦棓酸时对20mM柠檬酸、多巴胺、半胱氨酸、100mM甲醇、乙醇、葡萄糖、甘氨酸，200uM抗坏血酸的抗干扰图；图10为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银复合材料的PET电极图，a为裸PET电极，b为银@溴化银PET电极，c为聚吡咯/银@溴化银PET电极；图11为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银核壳异质结构纳米线材料的PET电极在不加焦棓酸(a0)和加100uM焦棓酸(a1)时的光电流曲线对比图；图12为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银复合材料的PET电极在加入不同浓度的焦棓酸时的光电流响应曲线图。图13为实施例1制备的聚吡咯/银@溴化银复合材料的PET电极在不同浓度的焦棓酸浓度与其对应的光电流的线性关系图。具体实施方式实施例1一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备方法，包括以下步骤：1)、银纳米线的制备：先将油浴锅温度设置在160℃，再将0.3g聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有15ml乙二醇的烧杯中，并将其放在磁力搅拌器上搅拌，搅拌15分钟后将小烧杯中溶液倒入三颈烧瓶中，放在160℃的油浴锅中加热4分钟。之后，逐滴加入3ml含有0.11gAgNO3的乙二醇溶液，等到溶液颜色变成亮黄色，立刻加入0.3ml0.05MNaCl溶液，反应40min后关掉油浴锅得到产物。冷却至室温，乙醇清洗，室温干燥，即制得银纳米线；整个过程都需要搅拌，搅拌转速控制在≤15r/min。2)、银@溴化银核壳纳米线的制备：铁片在稀盐酸中超声45min，将先前制备出的银纳米线溶解于2ml0.1MNaBr的溶液中并且加入之前处理的铁片。反应液在室温避光下放置24h，然后产物用乙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)银纳米线的制备；2)银@溴化银核壳纳米线的制备：将步骤1)制备的银纳米线和铁块置于NaBr的溶液，反应后，洗涤、干燥，即制得银@溴化银核壳纳米线阵列；3)聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备：将步骤2)制备的银@溴化银核壳纳米线分散在N,N‑二甲基甲酰胺中，然后滴在玻碳电极上，静置，干燥后电沉积聚吡咯薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)银纳米线的制备；2)银@溴化银核壳纳米线的制备：将步骤1)制备的银纳米线和铁块置于NaBr的溶液，反应后，洗涤、干燥，即制得银@溴化银核壳纳米线阵列；3)聚吡咯/银@溴化银核壳纳米线阵列材料的制备：将步骤2)制备的银@溴化银核壳纳米线分散在N,N-二甲基甲酰胺中，然后滴在玻碳电极上，静置，干燥后电沉积聚吡咯薄膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)具体为：将聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液搅拌10min以上，然后油浴加热至≥160℃保温时间不超过5min；再向其中逐滴加入现配的硝酸银的乙二醇溶液，等到溶液颜色变成亮黄色，立即加入NaCl溶液，保温反应30min以上，整个过程都需要搅拌。冷却、产物洗涤、干燥后得银纳米线。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小俊，刘翠婷，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34