一种表面原子比可调的AuCu合金的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种表面原子比可调的AuCu合金的制备方法及其应用。本发明专利技术采用简单的两步热解还原法，在油相体系中先低温下还原得到Au纳米颗粒，再升高温度形成AuCu二元合金，通过调控前驱体氯金酸和铜盐的摩尔比例，合成了具有不同表面AuCu原子比的AuCu纳米合金。基于不同的AuCu纳米合金制备的无酶葡萄糖电化学传感器的传感性能受到表面原子比例的影响，当表面原子比为1:1时，传感器的性能最优。本发明专利技术实现了AuCu二元合金的简单合成，并且从表面原子比例的调控实现了无酶葡萄糖电化学传感器性能的优化，为无酶葡萄糖电化学传感器的研究提供了新的策略。

Preparation and Application of a Surface Atomic Ratio Adjustable AuCu Alloy

【技术实现步骤摘要】
一种表面原子比可调的AuCu合金的制备方法及其应用
本专利技术属于无机纳米合成
，特别涉及一种表面原子比可调的AuCu二元纳米合金及其制备方法，可以将其做为催化剂应用于无酶葡萄糖电化学传感领域。
技术介绍
无酶葡萄糖电化学传感器作为一种高稳定性、高重现性的新型葡萄糖检测手段受到研究人员的欢迎。单一贵金属Au普遍被认为是一种有效的无酶葡萄糖电化学传感器的催化剂，然而其成本高昂，灵敏度也有待提高。为了降低单一贵金属材料的成本，以及改善在传感过程中易中毒和不稳定的缺陷，科研人员引入第二种金属形成双金属纳米结构，希望能够解决这一问题。过渡金属Cu储量丰富，价格低廉，对于葡萄糖的电氧化有较好的催化效果，然而Cu不稳定易被氧化或刻蚀，因此近年科学家更多把目光转向Cu基复合物。相比单一金属金传感器，双金属传感器的性能更优越。贵金属Au和过渡金属Cu的复合纳米材料对葡萄糖有很好的催化效果，且Au和Cu拥有相同的晶体结构以及相似的原子半径，具备形成合金的条件。而合金型AuCu体系相比负载型AuCu体系，两种金属原子之间更加均匀紧密的接触，电子转移更加影响催化效果。然而油相体系中合成AuCu，晶种法合成步骤通常需要两步离心洗涤，而共还原法需要加入价格昂贵的有机配体，因此仍需要探索一种简便合成AuCu合金纳米颗粒的方法。
技术实现思路
本专利技术采用简单的两步热解还原法，在油相体系中先低温下还原得到Au纳米颗粒，再升高温度形成AuCu二元合金，通过调控前驱体氯金酸和铜盐的摩尔比例，合成了具有不同表面AuCu原子比的AuCu纳米合金。基于不同的AuCu纳米合金制备的无酶葡萄糖电化学传感器的传感性能受到表面原子比例的影响，当表面原子比为1:1时，传感器的性能最优。本专利技术所述的表面原子比可调的AuCu合金的制备方法如下：a、将油胺和有机含磷配体加入三口烧瓶中，再加入铜盐和氯金酸，在氮气保护下将混合溶液搅拌至透明均一；b、将步骤a的混合溶液升温反应后，再继续升高温度反应，最后自然冷却至室温；c、将步骤b的产物使用环己烷、乙醇离心洗涤，即得到AuCu合金。所述步骤a的具体反应条件为：将50-150mg三正辛基氧化膦、5-15mL油胺加入三口烧瓶中，再加入10-25mg乙酰丙酮铜和5-25mg氯金酸，通20-40min氮气，同时将混合溶液搅拌至透明均一。所述步骤b的具体反应条件为：将混合溶液升温至50-150℃，恒温反应10-50min后，继续升高温度至150-290℃，恒温反应10-50min，最后自然冷却至室温。上述制备得到的AuCu合金应用于制备无酶葡萄糖电化学传感器。上述的无酶葡萄糖电化学传感器的制备方法为：将AuCu合金和导电炭黑一起超声负载，得到负载在炭黑上的AuCu合金；然后将产物离心并分散在超纯水、异丙醇和Nafion组成的混合溶液中，形成催化剂墨水；用该催化剂墨水制备用于无酶葡萄糖电化学传感测试中的工作电极。所述的无酶葡萄糖电化学传感测试在碱性条件下进行。本专利技术的有益效果：本专利技术制备了具有不同表面原子比的AuCu纳米催化剂，并基于此制备了AuCu合金无酶葡萄糖电化学传感器。本专利技术在制备过程中，利用简单的两步热解还原法成功制备了表面原子比可调的AuCu纳米颗粒，通过调控铜盐和氯金酸的投入比例有效地改变了纳米晶表面的原子比例，得到了具有最佳表面原子分布的Au2Cu1合金。通过对具有不同表面AuCu原子比例的二元合金材料进行葡萄糖传感的测试，发现当表面AuCu原子比为1:1时，即Au2Cu1合金颗粒的葡萄糖电传感性能最优，在10μM到11mM浓度范围内对葡萄糖响应呈线性关系，灵敏度达到910μAcm-2mM-1，检测限低至4.39μM，响应速度<2s。该专利技术实现了AuCu二元合金的简单合成，并且从表面原子比例的调控实现了无酶葡萄糖电化学传感器性能的优化，为无酶葡萄糖电化学传感器的研究提供了新的策略。附图说明图1为实施例1-3制备的AuCu合金(a-Au5Cu1、b-Au2Cu1、c-Au1Cu1)的TEM照片；图2为实施例1-3制备的AuCu合金的XRD图；图3为实施例1-3制备的AuCu合金的工作电极在0.1MNaOH电解液中循环伏安曲线；图4为实施例1-3制备的AuCu合金的工作电极在0.1MNaOH电解液中不断滴加不同浓度的葡萄糖溶液中测试得到的j-t曲线。具体实施方式实施例1a.将13.1mg乙酰丙酮铜、20.6mg氯金酸加入有10mL油胺、100mg三正辛基氧化膦的三口烧瓶中，通30min氮气，同时溶液搅拌至透明均一。b.将溶液升温至80℃，恒温15min后，继续升温至250℃，恒温30min，自然冷却至室温。c.将反应后溶液与环己烷、乙醇混合离心，所得沉淀即为Au5Cu1合金。d.将步骤c的产物和导电炭黑一起超声负载，得到负载在炭黑上的AuCu纳米催化剂，然后将产物离心并分散在超纯水、异丙醇和Nafion组成的混合溶液中，形成催化剂墨水，用该催化剂墨水制备用于无酶葡萄糖电化学传感测试中的工作电极。无酶葡萄糖电化学传感测试在碱性条件下进行。实施例2a.将19.6mg乙酰丙酮铜、10.3mg氯金酸加入有10mL油胺、100mg三正辛基氧化膦的三口烧瓶中，通30min氮气，同时溶液搅拌至透明均一。b.将溶液升温至80℃，恒温15min后，继续升温至250℃，恒温30min，自然冷却至室温。c.将反应后溶液与环己烷、乙醇混合离心，所得沉淀即为Au2Cu1合金。d.将步骤c的产物和导电炭黑一起超声负载，得到负载在炭黑上的AuCu纳米催化剂，然后将产物离心并分散在适量超纯水、异丙醇和Nafion组成的混合溶液中，形成催化剂墨水，用该催化剂墨水制备用于无酶葡萄糖电化学传感测试中的工作电极。无酶葡萄糖电化学传感测试在碱性条件下进行。实施例3a.将21.8mg乙酰丙酮铜、6.9mg氯金酸加入有10mL油胺、100mg三正辛基氧化膦的三口烧瓶中，通30min氮气，同时溶液搅拌至透明均一。b.将溶液升温至80℃，恒温15min后，继续升温至250℃，恒温30min，自然冷却至室温。c.将反应后溶液与环己烷、乙醇混合离心，所得沉淀即为Au1Cu1合金。d.将步骤c的产物和导电炭黑一起超声负载，得到负载在炭黑上的AuCu纳米催化剂，然后将产物离心并分散在适量超纯水、异丙醇和Nafion组成的混合溶液中，形成催化剂墨水，用该催化剂墨水制备用于无酶葡萄糖电化学传感测试中的工作电极。无酶葡萄糖电化学传感测试在碱性条件下进行。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面原子比可调的AuCu合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体操作步骤如下：a、将油胺和有机含磷配体加入三口烧瓶中，再加入铜盐和氯金酸，在氮气保护下将混合溶液搅拌至透明均一；b、将步骤a的混合溶液升温反应后，再继续升高温度反应，最后自然冷却至室温；c、将步骤b的产物使用环己烷、乙醇离心洗涤，即得到AuCu合金。

【技术特征摘要】
1.一种表面原子比可调的AuCu合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法的具体操作步骤如下：a、将油胺和有机含磷配体加入三口烧瓶中，再加入铜盐和氯金酸，在氮气保护下将混合溶液搅拌至透明均一；b、将步骤a的混合溶液升温反应后，再继续升高温度反应，最后自然冷却至室温；c、将步骤b的产物使用环己烷、乙醇离心洗涤，即得到AuCu合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a的具体反应条件为：将50-150mg三正辛基氧化膦、5-15mL油胺加入三口烧瓶中，再加入10-25mg乙酰丙酮铜和5-25mg氯金酸，通20-40min氮气，同时将混合溶液搅拌至透明均一。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪乐余，李莉，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11