用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的制备方法。将含有二茂铁基团单体进行活性聚合，得到刚性链聚合物，并通过其与氧化还原石墨烯复合，制备出本发明专利技术基于刚性链聚合物的复合材料。本发明专利技术使用简单有效的方式，制备方法简单，得到的复合材料能够高效地检测溶液中过氧化氢含量，检测范围广，灵敏度高，能够应用于某些生产生活方面，大大简便了过氧化氢的检测过程，扩大了刚性链聚合物的应用范围，为今后过氧化氢传感器的工业化生产提供了一个简捷的途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术公开了一种新型的制备刚性链聚合物复合材料过氧化氢传感器的方法，属于材料

技术介绍
过氧化氢在食品、医药、自然环境中的含量与人类身体健康有着紧密的联系，其过量的存在往往会对人体造成一定程度的损害。同时，人体尿液中过氧化氢的浓度范围也是判断人体健康的一项检查标准。因此，对过氧化氢的检测非常重要，同时，研究和开发新型过氧化氢传感器也十分重要。二茂铁因其具有的独特的三明治结构，同时具有芳香性，高电荷密度，热稳定性以及氧化还原可逆等特点，在过渡金属有机物的研究中一直备受关注。将含有过渡金属元素的二茂铁引入聚合物中，能改变聚合物某些化学性质，例如：溶解性，热稳定性，光电学性能等，使其在电磁材料，非线性光学元件，生物传感器等材料方面的应用具有广泛的前景。二茂铁聚合物因过渡金属铁的存在，具有类似金属的氧化还原活性，使其相关衍生物被广泛应用于生物传感器。早在20世纪50年代就有科学家证实，某些二茂铁聚合物就具有热致性液晶的特征。然而合成具有氧化还原性能的二茂铁液晶聚合物以及与氧化还原石墨烯复合，并将其应用于传感器的研究领域还尚未有人提及。基于以上研究，本专利技术提出了一种基于刚性链聚合物复合材料制备过氧化氢传感器的方法。本专利技术的刚性链聚合物，能够暴露更多的结合位点于电极表面，从而提高检测的灵敏度。这种体系首次将刚性链液晶聚合物应用到过氧化氢传感器当中，并实现了对过氧化氢高效、快捷、准确的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的制备方法。本专利技术实现上述目的的技术方案为：一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将乙烯基对苯二甲酸基元与二茂铁基团活性聚合，制备出刚性链聚合物；(2)在电极表面固定载体分散液，在PH＝5.6的PBS缓冲溶液中电化学还原，得到氧化还原载体；(3)将步骤(1)所得的刚性链聚合物固定于步骤(2)所得氧化还原载体表面，自然晾干，即得用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料。进一步，所述的刚性链聚合物的结构如式(Ⅰ)所示R表示式(Ⅱ)中所含液晶基元中的一种或多种E是烷基、烷氧基、酯基、羰基中的一种或它们的同系物或异构体中的一种。进一步，所述的载体为石墨烯、多壁碳纳米管、单臂碳纳米管中的一种或多种。进一步，所述的活性聚合的方法为自由基聚合或原子转移自由基聚合(ATRP)。进一步，所述的活性聚合采用引发剂；所述引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)或α-溴代异丁酸乙酯。进一步，所述步骤(2)、步骤(3)的固定方法为滴涂法、电沉积法或共价键结合法。本专利技术的有益效果在于：本专利技术使用简单有效的方式，比较容易的制备出高性能的复合材料。首次提出将刚性链聚合物应用到过氧化氢传感器中，且所使用的固定方法简单，可直接滴涂于电极表面，复合材料能够有效稳定的附着。同时，进行过氧化氢浓度检测的操作过程简单，检测速度较快，为今后传感器的制备和发展提供一个简捷的途径。附图说明图1是实施例1中刚性链聚合物的液晶偏光织构图。图2是实施例1中刚性链聚合物循环伏安曲线图。图3是实施例1中刚性链聚合物对H2O2催化还原的循环伏安曲线图。图4是实施例1中祼电极、刚性链聚合物修饰电极、刚性链聚合物复合材料修饰电极的交流阻抗图。图5是实施例1中刚性链聚合物安培响应与H2O2浓度的线性关系图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细说明，但本专利技术并不限于此。本专利技术利用循环伏安法对所合成的刚性链聚合物催化行为进行了表征。实施例1一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料，包括如下步骤：(1)刚性链聚合物的制备方法；原料：二茂铁、正丁基锂、环氧乙烷、无水乙醚、浓盐酸、正己烷、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)、石油醚、二环己基碳二亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、氧化还原石墨烯。含有双键的单体：2,5-二(2-二茂铁基乙基)-乙烯基对苯二甲酸酯引发剂：偶氮二异丁腈(AIBN)在洁净试管中，加入2,5-二(2-二茂铁基乙基)-乙烯基对苯二甲酸酯(0.21g，0.54mmol)，用1ml针管加入浓度为10mg/ml的AIBN0.08ml，精制四氢呋喃(THF)1ml，经过液氮冷冻、抽真空、通氮气循环过程，反复三次后在真空状态下封管，静置5min，将试管置于65℃油浴锅中。反应体系随着时间增加，粘度不断变大，反应约5h后，停止聚合。取出试管，放入冰水浴中急速冷却，以保证相对较窄的分布宽度。敲破试管，用5mlTHF稀释产物，然后滴加在石油醚溶液中，磁力搅拌得到橘黄色沉淀，离心后，得到结构如(Ⅲ)所示的聚合物。(2)复合材料的制备将所得如式Ⅶ的刚性链聚合物溶解在二氯甲烷中，浓度为5mg/ml。首先在已打磨好的铂电极表面滴涂5μl氧化还原石墨烯，自然晾干之后，采用电化学方法还原，晾干。随后用100μl微量注射器抽取5μl刚性链聚合物溶液滴涂于已被氧化还原石墨烯修饰的电极表面，室温干燥，即得刚性链液晶聚合物材料。由图2可以看出，我们制备的刚性链液晶聚合物材料对过氧化氢有明显的电催化效应。从图3可以看出，由于碳材料的加入，使得复合材料的导电性能明显提高。由图4可知，刚性链液晶聚合物材料对过氧化氢催化的线性范围和灵敏度，进一步支持了上述结论。实施例2一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料，包括如下步骤：(1)刚性链聚合物的制备方法；原料：二茂铁、正丁基锂、环氧乙烷、无水乙醚、浓盐酸、正己烷、乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、二氯甲烷(DCM)、石油醚、二环己基碳二亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)、氧化还原石墨烯。含有双键的单体：2,5-二(2-二茂铁基乙基)-乙烯基对苯二甲酸酯引发剂：α-溴代异丁酸乙酯配体：五甲基二乙烯三胺(PMDETA)在洁净试管中，加入刚性链单体(0.16g,0.41mmol)，溴化亚铜(0.003g，0.021mmol)，加入五甲基二乙烯三胺(PMDETA)(0.035g，0.02mmol)，α-溴代异丁酸乙酯(0.004g，0.021mmol)及其氯苯(0.48g，5.3mmol)。经过液氮冷冻、抽真空、通氮气循环过程，反复三次后在真空状态下封管，静置5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将含有二茂铁基团的乙烯基单体活性聚合，制备出刚性链聚合物；(2)在电极表面固定载体分散液，在PBS缓冲溶液中电化学还原，得到氧化还原载体；(3)将步骤(1)所得的刚性链聚合物固定于步骤(2)所得氧化还原载体表面，自然晾干，即得用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的制备方法，其特
征在于包括如下步骤：
(1)将含有二茂铁基团的乙烯基单体活性聚合，制备出刚性链聚合物；
(2)在电极表面固定载体分散液，在PBS缓冲溶液中电化学还原，得到
氧化还原载体；
(3)将步骤(1)所得的刚性链聚合物固定于步骤(2)所得氧化还原载体
表面，自然晾干，即得用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料。
2.根据权利要求1所述的用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料的
制备方法，其特征在于：所述的刚性链聚合物的结构如式(Ⅰ)所示
R表示式(Ⅱ)中所含基团中的一种或多种
E是醚基、烷基、烷氧基、酯基、羰基中的一种或它们的同系物或异构体
中的一种。
3.根据权利要求1或2所述的用于过氧化氢传感器的刚性链液晶聚合物材料
的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢鹤楼，杨亚琦，唐军，陶磊，范遥见，张海良，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43