一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及材料领域，更具体地公开了一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，所述制备方法采用浓度一定的KOH溶液，在水热环境下短时间低温腐蚀镍钛合金片,在镍钛合金片表面直接得到具有片状结构的氢氧化镍与纳米线结构的钛酸钾复合材料。本发明专利技术制备方法简单，制备得到的材料Ni(OH)2/K‑Ti‑O对过氧化氢具有较高的灵敏度、较低的检测限、良好的选择性。

Preparation of a Titanium Alloy Substrate Composite Material with Excellent Detection Performance for Hydrogen Peroxide

The invention relates to the field of materials, and more specifically discloses a preparation method of a composite material of titanium alloy substrates with excellent detection performance for hydrogen peroxide. The preparation method adopts KOH solution with a certain concentration, corrodes nickel-titanium alloy sheets at low temperature for a short time in hydrothermal environment, and directly obtains titanic acid with sheet-like structure of nickel hydroxide and nanowire structure on the surface of nickel-titanium alloy sheets. Potassium composite material. The preparation method of the invention is simple, and the prepared material Ni(OH)2/K_Ti_O has high sensitivity to hydrogen peroxide, low detection limit and good selectivity.

【技术实现步骤摘要】
一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法
本专利技术涉及材料领域，更具体地涉及一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法。
技术介绍
过氧化氢不仅是许多高选择性氧化酶催化反应的产物，也是食品、药物、环境分析中的重要成分。所以，快速、准确的检测过氧化氢在生物科技、医疗诊断、食品工业等领域具有重要的意义。其中电化学生物传感器具有操作简单、成本低廉、分析速度快等优点，得到了广泛的应用。电化学生物传感器的核心是具有生物识别能力的修饰电极。酶类的电化学生物传感器虽然具有优异的选择性和较高的灵敏度，但是由于酶非常容易失活、酶的固定也存在一定难度，导致基于酶类的电化学传感器制作过程复杂、成本较高且使用寿命短。近年来，非酶的电化学传感器受到了人们的广泛关注。为了制备性能优异的非酶电化学传感器用于过氧化氢检测，需要开发具有特殊结构的材料。
技术实现思路
为解决现有技术中由于常规材料用于过氧化氢检测的灵敏度，检测限、选择性都还不能达到要求的问题，本专利技术提供一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法。本专利技术采用的具体的技术方案为：一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将原子比为Ni:Ti=50.8:49.2的镍钛合金片放入1-5M/L的盐酸溶液中，超声清洗10-30分钟；（2）将浓度为2M-9M的氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于110-130℃环境水热反应1-6小时；（3）反应结束后，待高压反应釜自然冷却至室温,取出镍钛合金片，充分清洗；（4）将清洗后的镍钛合金片置于30-80℃真空干燥箱干燥2-6小时。所述步骤（2）中水热反应时间为2-3小时。本专利技术采用浓度一定的KOH溶液，在水热环境下短时间低温腐蚀镍钛合金片在镍钛合金片表面直接得到具有片状结构的氢氧化镍与纳米线结构的钛酸钾复合材料。由于镍钛合金片优异的导电性、大量的活性位点，该Ni(OH)2/K-Ti-O对过氧化氢具有优异的检测性能。附图说明图1在NiTi合金片表面得到的Ni(OH)2/K-Ti-O的X射线衍射图；图2在NiTi合金片表面得到的Ni(OH)2/K-Ti-O的SEM形貌图；图3在NiTi合金片表面得到的Ni(OH)2/K-Ti-O的TEM形貌图及高分辨率TEM图；图4在NiTi合金片表面得到的Ni(OH)2/K-Ti-O对不同浓度过氧化氢的响应；图5在NiTi合金片表面得到的Ni(OH)2/K-Ti-O的选择性。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将原子比为Ni:Ti=50.8:49.2的镍钛合金片放入1-5M/L的盐酸溶液中，超声清洗10-30分钟；（2）将浓度为2M-9M的氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于110-130℃环境水热反应1-6小时；（3）反应结束后，待高压反应釜自然冷却至室温,取出镍钛合金片，充分清洗；（4）将清洗后的镍钛合金片置于30-80℃真空干燥箱干燥2-6小时。由于常规材料用于过氧化氢检测的灵敏度，检测限、选择性都还不能达到要求，需要探索具有特殊结构的材料用于构筑电极用于电化学传感器检测过氧化氢。因此为了提高活性材料的活性位点、增强电子传输，本专利技术在导电的基底上通过一步法直接制备出具有特殊结构的材料。实施例1一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将镍钛合金片（原子比：Ni:Ti=50.8:49.2）（尺寸：4cm×2cm×0.1cm）放入3M/L的盐酸溶液中，超声清洗10分钟；（2）将浓度为6M氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于110℃环境水热反应2小时；（4）反应结束后，待高压反应釜自然冷却至室温,取出镍钛合金片，用去离子水和酒精交替冲洗5次；（5）将清洗后的镍钛合金片置于60℃真空干燥箱干燥2小时。实施例2一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将原子比为Ni:Ti=50.8:49.2的镍钛合金片放入1M/L的盐酸溶液中，超声清洗10分钟；（2）将浓度为2M的氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于130℃环境水热反应1小时；（3）反应结束后，待高压反应釜自然冷却至室温,取出镍钛合金片，充分清洗；（4）将清洗后的镍钛合金片置于30℃真空干燥箱干燥2小时。实施例3一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：（1）将原子比为Ni:Ti=50.8:49.2的镍钛合金片放入5M/L的盐酸溶液中，超声清洗30分钟；（2）将浓度为9M的氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于120℃环境水热反应6小时；（3）反应结束后，待高压反应釜自然冷却至室温,取出镍钛合金片，充分清洗；（4）将清洗后的镍钛合金片置于80℃真空干燥箱干燥6小时。本专利技术克服了现有技术中在传统的电极修饰过程中，活性材料的合成和在电极表面的固定是分两步完成，不仅让电极的制备过程变得复杂，也不能在电极表面形成有序的纳米结构，从而影响了材料在非酶的电化学传感中的应用的技术阻力。本专利技术在导电的基底上通过一步法直接制备出具有的材料，制备时间短，不仅提高了材料的活性位点、增强电子传输，其检测性能会显著改善，且工艺简单、反应温度低、制备周期短，极大的节约了能源以及人力物力。单独腐蚀的镍片和钛片对过氧化氢的检测性能，腐蚀的镍片和钛片的性能都远不如腐蚀镍钛合金的效果。单独钛酸钾对过氧化氢只有极弱的响应，腐蚀镍钛合金得到的片状氢氧化镍比单独腐蚀镍片得到的片具有更大的尺寸，增加了与被测物过氧化氢的接触面积，增加了活性位点，有利于提高检测性能。此外，共同存在的钛酸钾纳米线也对片状氢氧化镍起到支撑作用，产生了许多堆积孔结构，有利于被测物过氧化氢的流动，从而也增加了与活性物质氢氧化镍的接触，具有意想不到的检测效果。这种支撑作用，也增强了电极的长期稳定性，有利于实际应用。虽然钛酸钾纳米线对过氧化氢的检测性能弱。镍钛合金中含有两种元素，在相同的水热反应条件下，由于KOH对两种元素的腐蚀能力不同，导致其生长行为与腐蚀单一金属不一样，钛被腐蚀的速度要大于金属镍，导致有更多金属镍暴露出来，加快了镍的腐蚀，所以得到的片状氢氧化镍尺寸比单独腐蚀金属镍片的尺寸更大。此外，在相同条件腐蚀下，钛片表面生长的钛酸钾纳米线要比单独腐蚀镍片的片状氢氧化镍多，腐蚀钛片的速度更快。本专利技术制备得到的腐蚀镍钛合金得到的片状氢氧化镍和钛酸钾纳米线复合物，既有利于增大活氢氧化镍的比表面积、增加与被测物过氧化氢的接触，提高检测性能，同时，钛酸钾纳米线的存在起到支撑作用、并促进了电子的传输，也促进了整体检测性能的提升和电极长期稳定性的增强。结合附图1-5，从图1（a）中可以看出，位于2θ为39.81度，42.35度，52.49度的三个强峰，是来自衬底NiTi合金的衍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（1）将原子比为Ni:Ti=50.8:49.2的镍钛合金片放入1‑5 M/L的盐酸溶液中，超声清洗10‑30分钟；（2）将浓度为2 M‑9M的氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于110‑130℃环境水热反应1‑6小时；（3）反应结束后，待高压反应釜自然冷却至室温,取出镍钛合金片，充分清洗；（4）将清洗后的镍钛合金片置于30‑80℃真空干燥箱干燥2‑6小时。

【技术特征摘要】
1.一种对过氧化氢具有优异检测性能的钛合金衬底的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（1）将原子比为Ni:Ti=50.8:49.2的镍钛合金片放入1-5M/L的盐酸溶液中，超声清洗10-30分钟；（2）将浓度为2M-9M的氢氧化钾溶液置于高压反应釜内，放入步骤（1）所述的清洗后的镍钛合金，置于...

【专利技术属性】
技术研发人员：董成军，陈刚，陶友，管洪涛，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：云南,53