一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法。利用碳化铝钛粉末为原料合成二维碳化钛（Ti

Preparation of a new type of titanium carbide / palladium / platinum Nanocomposites

The invention discloses a new preparation method of titanium carbide / palladium / platinum nanocomposite. Two-dimensional titanium carbide (Ti3C2) nanosheets were synthesized from aluminum carbide and titanium powder, and then single-stranded deoxyribonucleic acid (DNA) molecules were adsorbed to form Ti3C2 / DNA composite nanosheets. The composite is then used as a template. Ti3C2/Pd/Pt nanocomposites were prepared by the deposition of palladium nanoparticles (PdNPs) and platinum nanoparticles (PtNPs) on the surface by DNA induction. The composite has good conductivity and electrocatalytic activity, and is an ideal electrode material for electrochemical biosensors. This material can be used to construct dopamine (DA) sensor for sensitive detection of DA in human serum samples. It has great application value in biomedical detection.

【技术实现步骤摘要】
一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法
本专利技术属于传感器
，涉及一种电化学传感器电极制备材料及其制备方法。
技术介绍
MXene是一种二维过渡金属碳/氮化物家族，具有独特的物理和化学性能，如高的亲水性，良好的化学稳定性，优异的导电性和环境友好等特性。碳化钛（Ti3C2）是其中研究较多的一个材料。MXene材料是一种理想的导电基体，可有效改善电子转移动力学，在生物传感中具有很好的应用前景，基于MXene的生物传感器具有高灵敏度和高选择性。新型MXene复合材料不仅可以充分利用材料的有利性能，而且可以给材料附加新的功能。因此开发复合纳米材料是拓展其应用范围的必由之路。多巴胺（DA）是生物体内重要的儿茶酚胺类神经递质，在人体肾脏、新陈代谢、心血管和中枢神经系统中起着非常重要的作用。DA水平异常可能导致神经系统疾病等各种疾病，如精神分裂症，帕金森病和阿尔茨海默病。因此，精确测定DA在生物医学和人类健康中有着非常重要的作用。目前对DA传感器的研究得到很大的关注，但要制备实用的DA传感器还需要不懈的努力，最主要的就是合成出性能更好的电极材料。本专利技术中合成的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料具有极好的导电性和催化活性，制备的电化学传感器对DA具有灵敏的电化学响应。可以用于精确检测血液中多巴胺的浓度。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种新型碳化钛/钯/铂（Ti3C2/Pd/Pt）纳米复合材料的制备方法。在本专利技术所述的制备方法中，利用Ti3C2与DNA复合作为模板用于Pd/PtNPs的组装，构建具有催化活性的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料。该方法制备过程容易操作，材料的性能可控，表面修饰的Pd/Pt纳米粒子分布均匀，合成的复合材料催化活性高、可用于构建灵敏的生物传感器用于生物体系中多巴胺浓度检测。为达到上述目本专利技术的技术方案如下：一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在磁力搅拌的条件下，将Ti3AlC2粉末慢慢加入到氢氟酸溶液中，反应45小时以刻蚀Ti3AlC2中Al层；再将得到的溶液离心分离、用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液；然后在氮气保护下，将得到的分散液在冰水浴中超声1小时，再以500rpm的转速离心，收集上清液用0.2µm滤膜抽滤，得到二维Ti3C2纳米片；（2）将制得的Ti3C2纳米片分散到DNA溶液中，超声30分钟，再用10000rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料；（3）将Ti3C2/DNA复合材料分散到7.5mL去离子水，加入PdCl2溶液，在冰水浴条件下慢慢滴加新制的NaBH4溶液，反应后钯纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上；再加入H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀再慢慢滴加NaBH4溶液，在冰水浴中持续搅拌30分钟使其完全反应，使得铂纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上，然后离心分离、用去离子水清洗，得到新型Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料。进一步，所述步骤(1)中的氢氟酸溶液通过1.98gLiF与30mL6MHCl混合配制。进一步，所述步骤(1)中的用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液，需要清洗至溶液pH≈6。进一步，所述步骤(2)中的DNA为单链DNA，可以通过dsDNA在95°C退火10分钟，然后在冰水浴中快速冷却到室温制得。进一步，所述步骤(2)中的DNA与Ti3C2的质量比为（0.5~1.5）:1.0。最优的比例为：1：1.1。进一步，所述步骤(3)中的PdCl2浓度为0.01M，NaBH4溶液浓度为0.01M，H2PtCl6·6H2O溶液浓度为0.01M。进一步，所述步骤(3)中的Ti3C2:PdCl2:H2PtCl6·6H2O的质量比为1：（0.6~1.3）：（1.5~2.8）。优选的，所述步骤(3)中的Ti3C2:PdCl2:H2PtCl6·6H2O的质量比为1：1.1：2.5。本专利技术的有益效果主要体现在：本专利技术公开了一种利用Ti3C2与DNA的复合模板诱导Pd/PtNPs的组装，合成Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的方法。该方法制备方法可控、容易操作，制备的材料Pd/Pt纳米粒子分布均匀、催化活性高、可用于构建灵敏的生物传感器用于生物体系中多巴胺浓度检测。附图说明图1为实施例1中Ti3C2纳米片的扫描电镜图片。图2为实施例1中Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的扫描电镜图片。图3为实施例1中Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的X射线衍射谱图（XRD）。图4为实施例1中利用Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料构建的电化学传感器对多巴胺的电化学响应图和对多巴胺检测的标准曲线。具体实施方式下面结合一些具体的实施例对本专利技术的技术方案进一步说明，但本专利技术的实施方式并不受限于此。实施例1（1）将3g原料Ti3AlC2与1.98gLiF与30mL6MHCl溶液混合，在聚四氟乙烯的反应器中，在40℃水浴中持续搅拌45h；然后加入去离子水将溶液稀释40倍，以7500rpm转速离心15分钟，用去离子水清洗直至上清液的PH≈6。然后收集沉淀并分散于去离子水，在氮气保护下在冰水浴中超声1h将Ti3C2剥离，然后以500rpm的转速离心5分钟，收集上清液用0.2µm滤膜抽滤，得到Ti3C2纳米片。通过图1所示的Ti3C2纳米片的扫描电镜图片，可以发现制得的Ti3C2纳米片的结构呈现于剥离的石墨类似的二维片层结构。（2）取1mg鲱鱼精DNA溶于1mL去离子水，于95℃水浴中退火10min，然后迅速于冰水浴中快速冷却，以制备单链DNA。将制得的Ti3C2纳米片分散到DNA溶液中，冰水浴中超声30分钟，再用10000rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料。（3）配制1mL1mg/mL的Ti3C2/DNA分散液，加入1mL0.01M的PdCl2溶液并磁力搅拌20min，然后缓慢滴加100μL0.1M的NaBH4，在冰水浴中超声30min。再加入1.2mL0.01M的H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀后再缓慢滴加400μL0.1M的NaBH4，于冰水浴中超声30min。最后使用去离子水清洗溶液3次，得到Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料。通过图2所示的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的扫描电镜图片，可以知道在Ti3C2纳米片表面形成一层均匀地Pd-Pt纳米颗粒，该材料的催化性能比单纯的修PdNPs或PtNPs的Ti3C2纳米片要高。通过图3所示的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的X射线衍射谱图（XRD），将其与Ti3AlC2、Ti3C2、和Pd/Pt衍射图对比，证明Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的形成。另外，如图4所示，利用Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料构建的电化学传感器对多巴胺的电化学响应图和对多巴胺检测的标准曲线。通过对多巴胺的电化学响应检测及标准曲线，证明该复合材料的催化活性及对多巴胺检测的可行性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在磁力搅拌的条件下，将Ti3AlC2粉末慢慢加入到氢氟酸溶液中，反应45小时以刻蚀Ti3AlC2中Al层；再将得到的溶液离心分离、用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液；然后在氮气保护下，将得到的分散液在冰水浴中超声1小时，再以500 rpm的转速离心，收集上清液用0.2 µm滤膜抽滤，得到二维Ti3C2纳米片；（2）将制得的Ti3C2纳米片分散到ssDNA溶液中，超声30分钟，再用10000 rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料；（3）将Ti3C2/DNA复合材料分散到7.5mL去离子水，加入PdCl2溶液，在冰水浴条件下慢慢滴加新制的NaBH4溶液，反应后钯纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上；再加入H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀再慢慢滴加NaBH4溶液，在冰水浴中持续搅拌30分钟使其完全反应，使得铂纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上，然后离心分离、用去离子水清洗，得到新型碳化钛/钯/铂（Ti3C2/Pd/Pt）纳米复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）在磁力搅拌的条件下，将Ti3AlC2粉末慢慢加入到氢氟酸溶液中，反应45小时以刻蚀Ti3AlC2中Al层；再将得到的溶液离心分离、用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液；然后在氮气保护下，将得到的分散液在冰水浴中超声1小时，再以500rpm的转速离心，收集上清液用0.2µm滤膜抽滤，得到二维Ti3C2纳米片；（2）将制得的Ti3C2纳米片分散到ssDNA溶液中，超声30分钟，再用10000rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料；（3）将Ti3C2/DNA复合材料分散到7.5mL去离子水，加入PdCl2溶液，在冰水浴条件下慢慢滴加新制的NaBH4溶液，反应后钯纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上；再加入H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀再慢慢滴加NaBH4溶液，在冰水浴中持续搅拌30分钟使其完全反应，使得铂纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上，然后离心分离、用去离子水清洗，得到新型碳化钛/钯/铂（Ti3C2/Pd/Pt）纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氢氟酸溶液通过1.98gLiF与30mL6M...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，陈久存，郑九尚，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50