本发明专利技术属于电极材料技术领域，特别涉及一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法及应用，该制备方法具体包括以下步骤：首先通过将碳纳米管悬浮液和纳米二氧化钛胶体的混合液均匀的滴涂在活化的空白电极表面，烘干后置于对氨基苯磺酸水溶液中进行循环伏安聚合，聚合完成后晾干，即得以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料，本发明专利技术制备的纳米复合材料电子运输性能好且能够有效的避免二氧化钛较快的光生电子-空穴复合，具有高的选择性和灵敏度。本发明专利技术制备的纳米复合材料在生物分子分离测定中具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法及应用
本专利技术涉及复合材料的制备方法，特别涉及一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法，属于电极材料
技术介绍
二氧化钛纳米材料因具有比表面积大、光吸收性好、分散性好、无毒性、化学稳定性高和较高的光生电子-空穴对氧化还原电位等特点，而被广泛作为光、电催化剂应用于有机染料等有毒物质的光催化和光降解、构建生物传感器和制备新能源材料等领域。但二氧化钛的催化能力受粒子的聚集和快的光生电子-空穴对复合的限制。周等人(K.F.Zhou,Y.H.Zhu,X.L.Yang,X.Jiang,C.Z.Li,Preparationofgraphene–TiO2compositeswithenhancedphotocatalyticactivity,NewJ.Chem.35(2011)353–359)以石墨烯、碳纳米管等作为支撑材料制备的二氧化钛纳米复合材料可有效避免二氧化钛纳米粒子的聚集，从而增强其催化性能，但光生电子-空穴对的快速复合仍然无法避免。现有技术中，为了减少光生电子-空穴对的复合率，制备出了表面沉积CdS等半导体纳米颗粒的二氧化钛纳米复合材料，但该复合材料电子运输性能往往会有所降低。以上复合材料的制备过程中，或直接引入二氧化钛，或采用机械研磨方法得到纳米复合材料，在应用于电极材料时，该制备方法繁琐。
技术实现思路
针对现有技术中二氧化钛纳米复合材料的合成过程无法避免二氧化钛较快的光生电子-空穴复合的缺点，本专利技术提供了一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法，该方法制备的二氧化钛/碳纳米管复合材料的表面沉积一层对氨基苯磺酸聚合物膜，电子运输性能好且能够有效的避免二氧化钛较快的光生电子-空穴复合，具有高的选择性和灵敏度。本专利技术为了实现上述目的所采用的技术方案为：本专利技术提供了一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将0.5mg/mL的碳纳米管悬浮液和0.074mmol/mL的纳米二氧化钛胶体按体积比3.5:1-5:1混合均匀后得混合液，将5-8μL混合液均匀的滴涂在活化的空白电极表面，放在红外灯下烘干；（2）将烘干后的电极置于2mmol/L的对氨基苯磺酸水溶液中进行循环伏安聚合，聚合条件为：电位区间-1.5-2.5V，扫描速度为100mV/s，灵敏度为100μA，等待时间2s，聚合圈数为8圈，聚合完成后晾干，即得以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料。进一步的，步骤（1）中，所述碳纳米管悬浮液的制备方法为：称取0.02g碳纳米管置于40mL无水乙醇中，置于超声振荡仪中超声处理4h即可。进一步的，步骤（1）中，所述纳米二氧化钛胶体的制备方法为：在磁力搅拌下向盛有20mL无水乙醇的烧杯中滴加1mL钛酸四正丁酯，搅拌15-30s；用酸式滴定管缓慢滴入20mL0.2mol/L的稀硝酸，滴速为1滴/s；滴完后，继续搅拌30min，然后将烧杯放置于25-40℃恒温箱中陈化24h后即可。进一步的，步骤（1）中，空白电极的制备方法为：将玻碳电极抛光后用二次水冲洗，并在二次水中超声震荡3min，然后在无水乙醇中超声震荡3min，最后置于二次水中超声震荡3min，晾干即得空白电极。上述空白电极的活化条件为：将空白电极置于1mol/L硫酸中，在电位区间为-0.6-1.2V，扫面速度为100mV/s条件下，采用循环伏安法扫10圈。本专利技术制备的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料为以电极为基底，聚对氨基苯磺酸均匀沉积在二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料表面。本专利技术还提供了一种聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料在生物分子分离测定中的应用。进一步的，所述聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料在抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)成分的分离测定。本专利技术在二氧化钛和碳纳米管复合材料的制备基础上，首先通过溶胶-凝胶法制备纳米二氧化钛胶体，采用滴涂法将二氧化钛和碳纳米管混合液滴在玻碳电极表面，最后通过电化学方法，在二氧化钛/碳纳米管复合材料的表面沉积一层对氨基苯磺酸聚合物膜，由于聚对氨基苯磺酸是一种具有离子交换性能的导电聚合物，在其氨基的对位有磺酸基，存在位阻效应和强烈的吸电子效应，可以有效抑制二氧化钛电子-空穴的复位，延长电子-空穴的存在时间。另外，氨基苯磺酸二聚体可与碳纳米管侧壁存在的大量高度离域的π电子体系通过π-π键共轭作用形成大的共轭体系，促进聚合物内部的电子转移。所合成的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料对底物的催化作用表现出较强的协同效应，在抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)等成分的分离测定分析中，表现出了具有较高的选择性和灵敏度。本专利技术的优点及有益效果为：1.采用溶胶-凝胶法和电聚合的方式，通过聚对氨基苯磺酸包覆碳纳米管、纳米二氧化钛形成的纳米复合材料，相互协同，电催化活性高，能够有效的避免二氧化钛较快的光生电子-空穴复合。2.本专利技术制备的以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料，具有高的选择性和灵敏度，能够对多种生物分子进行分离测定。附图说明图1为实施例1制备的碳纳米管材料膜的扫描电镜图。图2为实施例1制备的TiO2/碳纳米管复合材料膜的扫描电镜图。图3为实施例1制备的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管复合材料的扫描电镜图。图4为效果实施例1的不同材料修饰的电极在尿酸(UA)溶液的循环伏安图。其中，a空白电极、b碳纳米管修饰电极、c实施例1制备的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料修饰电极。图5为效果实施例2的不同材料修饰的电极在1mmol/L的铁氰化钾和亚铁氰化钾溶液中的循环伏安图。其中a空白电极、b碳纳米管修饰电极、c聚合对氨基苯磺酸修饰电极、d纳米二氧化钛/碳纳米管修饰电极、e聚对氨基苯磺酸/纳米二氧化钛/碳纳米管修饰电极。图6为效果实施例3的纳米复合材料在改变AA和UA浓度的溶液中差分脉冲曲线图。其中，AA浓度依次为0.25×10-3mol/L,0.50×10-3mol/L,0.75×10-3mol/L,1.00×10-3mol/L,1.25×10-3mol/L，1.5×10-3mol/L；UA的浓度依次为0.5×10-5mol/L,1.5×10-5mol/L,2.5×10-5mol/L,4.0×10-5mol/L,5.0×10-5mol/L,6.0×10-5mol/L。图7为效果实施例4的纳米复合材料在固定AA、UA，改变DA浓度的溶液中差分脉冲曲线图。其中，AA浓度为0.4×10-3mol/L；UA浓度为1.0×10-5mol/L；DA的浓度依次为1.0×10-5mol/L，2.0×10-5mol/L,3.0×10-5mol/L，4.0×10-5mol/L，5.0×10-5mol/L，6.0×10-5mol/L，7.0×10-5mol/L。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。所用原料均为试剂公司购买，分析纯以上。试剂的制备及电极材料预处理：1.磷酸盐缓冲溶液(PBS)的配制分别称取11.4本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将0.5mg/mL的碳纳米管悬浮液和0.074mmol/mL的纳米二氧化钛胶体按照体积比3.5:1‑5:1混合均匀后得混合液，将5‑8μL混合液均匀的滴涂在活化的空白电极表面，放在红外灯下烘干；（2）将烘干后的电极置于2mmol/L的对氨基苯磺酸水溶液中进行循环伏安聚合，聚合条件为：电位区间‑1.5‑2.5V，扫描速度为100mV/s，灵敏度为100μA，等待时间2s，聚合圈数为8圈，聚合完成后晾干，即得以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将0.5mg/mL的碳纳米管悬浮液和0.074mmol/mL的纳米二氧化钛胶体按照体积比3.5:1-5:1混合均匀后得混合液，将5-8μL混合液均匀的滴涂在活化的空白电极表面，放在红外灯下烘干；（2）将烘干后的电极置于2mmol/L的对氨基苯磺酸水溶液中进行循环伏安聚合，聚合条件为：电位区间-1.5-2.5V，扫描速度为100mV/s，灵敏度为100μA，等待时间2s，聚合圈数为8圈，聚合完成后晾干，即得以电极为基底的聚对氨基苯磺酸/二氧化钛/碳纳米管纳米复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碳纳米管悬浮液的制备方法为：称取0.02g碳纳米管置于40mL无水乙醇中，置于超声振荡仪中超声处理4h即可。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述纳米二氧化钛胶体的制备方法为：在磁力搅拌下向盛有20mL无水乙醇的烧杯中滴加1mL钛酸四正丁酯，搅拌15-30s；用酸式滴...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国宝，张颖，杨秋霞，杜传虎，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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