一种壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备方法及应用技术

一种壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备方法及应用。本发明专利技术涉及一种壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备方法及应用。本发明专利技术为了解决现在缺少一种以壳寡糖来修饰三维石墨烯的电极的问题。方法：一、壳寡糖‑三维石墨烯水凝胶的制备；二、壳寡糖‑三维石墨烯气凝胶的制备；三、壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备。应用：用所述壳寡糖‑三维石墨烯电极测吡虫啉含量。本发明专利技术利用自然界唯一带正电荷的阳离子碱性氨基低聚糖壳寡糖，作为带负电荷的石墨烯片连接剂来增加石墨烯片层之间的相互作用，使石墨烯片层堆叠更加规则，从而使得水热自组装法制备出的壳寡糖修饰三维石墨烯孔洞更加均匀连续，提高电化学检测的稳定性，用以检测吡虫啉含量。

Preparation and application of chitosan three-dimensional graphene electrode

Preparation and application of chitosan three-dimensional graphene electrode. The method and application of the invention relates to a preparation of oligochitosan three-dimensional graphene electrode. The present invention aims to solve the problem of the lack of an electrode for modifying three dimensional graphene with chitosan oligosaccharide. Methods: a three-dimensional graphene chitosan hydrogel preparation; two, chitosan three-dimensional graphene aerogel preparation; three, chitosan three-dimensional graphene electrode preparation. Application: measuring the content of Imidacloprid with the chitosan three-dimensional graphene electrode. The invention uses only positively charged cationic amino oligosaccharide chitosan oligosaccharide, as graphene with negative charge coupling agent to increase the interaction between the graphene layers, the graphene layers stacked more rules, so that the chitosan oligosaccharide was prepared by hydrothermal self-assembly modified three-dimensional graphene more holes uniformly continuous, improve the stability of electrochemical detection is used to detect the content of imidacloprid.

【技术实现步骤摘要】
一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法及应用
本专利技术涉及一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法及应用。
技术介绍
目前的电极领域主要集中于修饰玻碳电极的研究，但是，仅仅在玻碳电极表面修饰薄薄一层膜不能有效利用电极的三维立体结构，识别位点有限，导致线性范围较窄。三维石墨烯作为一种由石墨烯片层构成骨架的多孔材料，将石墨烯优异的电学和化学性能与多孔材料的超大比表面积和吸附性能有机结合了起来，为电极工作电极提出了新的思路。因此，将三维石墨烯作为工作电极将有效利用电极的三维立体结构，增加结合位点，扩大线性范围。然而，由于石墨烯的高疏水性，使其用于溶液检测时，难以有效利用三维石墨烯的内部疏水多孔结构。因此，三维石墨烯用于溶液中目标物检测的研究远少于气体传感器。其次，三维石墨烯的制备主要采用模板气相沉积法(CVD)，但是存在设备昂贵难以在常规实验室制备，并且气相沉积法制备的三维石墨烯难以进行二次修饰。第三，水热法制备三维石墨烯操作简单、适宜于功能化修饰，逐渐被关注。然而，石墨烯自组装形成的孔洞尺寸大且不规则，造成电化学信号不稳定，从而严重影响检测重现性。
技术实现思路
本专利技术为了解决现在缺少一种以壳寡糖来修饰三维石墨烯的电极的问题，而提供一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法及应用。本专利技术的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法按以下步骤进行：一、壳寡糖-三维石墨烯水凝胶的制备：将壳寡糖加入氧化石墨烯水溶液中，混匀，于反应釜中在温度为120～180℃的条件下保温6h～24h，得到壳寡糖-三维石墨烯水凝胶；所述壳寡糖的质量与氧化石墨烯水溶液的体积的比为0.005g～0.015g：10mL；所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为2mg/mL～5mg/mL；二、壳寡糖-三维石墨烯气凝胶的制备：将步骤一得到的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶取出后，置于温度为-80℃的条件下冷冻6h～24h，将冷冻后的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶置于冷冻干燥机中，在温度为-40～-60℃的条件下冷冻干燥36h～48h，得到壳寡糖-三维石墨烯气凝胶；三、壳寡糖-三维石墨烯电极的制备：将步骤二得到的壳寡糖-三维石墨烯气凝胶切块，得到气凝胶块，取一根铜丝，在铜丝一端涂抹银胶粘接气凝胶块，然后将外露的银胶用绝缘硅胶进行密封绝缘，得到壳寡糖-三维石墨烯电极。本专利技术步骤一中所述氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯按照《刘鑫.三维石墨烯的水热法制备及其性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015：27-32》中记载的方法制备。本专利技术的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的应用：用所述壳寡糖-三维石墨烯电极测烟碱类农药含量；其中用所述壳寡糖-三维石墨烯电极测烟碱类农药含量的具体步骤如下：一、电极预处理：将壳寡糖-三维石墨烯电极置于pH值为7.2的空白磷酸盐缓冲溶液中循环伏安法扫描至CV曲线稳定；二、制作标准曲线：分别配置烟碱类农药浓度为1.0μmol/L、5.0μmol/L、20.0μmol/L、40.0μmol/L、50.0μmol/L的pH值为7.2的烟碱类农药-磷酸盐缓冲溶液，将步骤一后的壳寡糖-三维石墨烯电极依次置于烟碱类农药浓度为1.0μmol/L、5.0μmol/L、20.0μmol/L、40.0μmol/L、50.0μmol/L的pH值为7.2的烟碱类农药-磷酸盐缓冲溶液中，于室温下孵化8min～12min，在扫描范围为-0.2V～-1.4V和扫描速率为0.05V/s的条件下进行电化学测试，记录还原峰电流值，横坐标为烟碱类农药含量，纵坐标为还原峰电流值，得到标准曲线和标准方程；三、待测液中烟碱类农药含量测定：将步骤一后的壳寡糖-三维石墨烯电极置于待测液中，在扫描范围为-0.2V～-1.4V和扫描速率为0.05V/s的条件下进行电化学测试，测定还原峰电流值，以步骤二得到的标准方程计算待测液中烟碱类农药含量。本专利技术的有益效果本专利技术利用自然界唯一带正电荷的阳离子碱性氨基低聚糖——壳寡糖，作为带负电荷的石墨烯片连接剂来增加石墨烯片层之间的相互作用，使石墨烯片层堆叠更加规则，从而使得水热自组装法制备出的壳寡糖修饰三维石墨烯孔洞更加均匀连续，提高电化学检测的稳定性，用以检测烟碱类农药含量。附图说明图1为三维石墨烯(GF)的SEM照片；图2为试验一的壳寡糖-三维石墨烯电极(OCS-GF)的SEM照片；图3为三维石墨烯(GF)的接触角照片；图4为试验一的壳寡糖-三维石墨烯电极(OCS-GF)的接触角照片；图5为a尺寸壳寡糖-三维石墨烯电极对IDP响应的CV曲线图；图6为b尺寸壳寡糖-三维石墨烯电极对IDP响应的CV曲线图；图7为c尺寸壳寡糖-三维石墨烯电极对IDP响应的CV曲线图；图8为试验一的壳寡糖-三维石墨烯电极的CV曲线图；图9为对照组一的壳寡糖-三维石墨烯电极的CV曲线图；图10为对照组二的壳寡糖-三维石墨烯电极的CV曲线图；图11为吡虫啉标准曲线图。具体实施方式本专利技术的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法按以下步骤进行：一、壳寡糖-三维石墨烯水凝胶的制备：将壳寡糖加入氧化石墨烯水溶液中，混匀，于反应釜中在温度为120～180℃的条件下保温6h～24h，得到壳寡糖-三维石墨烯水凝胶；所述壳寡糖的质量与氧化石墨烯水溶液的体积的比为0.005g～0.015g：10mL；所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为2mg/mL～5mg/mL；二、壳寡糖-三维石墨烯气凝胶的制备：将步骤一得到的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶取出后，置于温度为-80℃的条件下冷冻6h～24h，将冷冻后的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶置于冷冻干燥机中，在温度为-40～-60℃的条件下冷冻干燥36h～48h，得到壳寡糖-三维石墨烯气凝胶；三、壳寡糖-三维石墨烯电极的制备：将步骤二得到的壳寡糖-三维石墨烯气凝胶切块，得到气凝胶块，取一根铜丝，在铜丝一端涂抹银胶粘接气凝胶块，然后将外露的银胶用绝缘硅胶进行密封绝缘，得到壳寡糖-三维石墨烯电极。本实施方式步骤一中所述氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯按照《刘鑫.三维石墨烯的水热法制备及其性能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015：27-32》中记载的方法制备。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述壳寡糖的质量与氧化石墨烯水溶液的体积的比为0.010g：10mL。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为3mg/mL～4mg/mL。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中于反应釜中在温度为180℃的条件下保温20h。其它步骤与参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中将步骤一得到的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶取出后，置于温度为-80℃的条件下冷冻6h。其它步骤与参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中将冷冻后的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶置于冷冻干燥机中，在温度为-50℃的条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备方法，其特征在于一种壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备方法按以下步骤进行：一、壳寡糖‑三维石墨烯水凝胶的制备：将壳寡糖加入氧化石墨烯水溶液中，混匀，于反应釜中在温度为120～180℃的条件下保温6h～24h，得到壳寡糖‑三维石墨烯水凝胶；所述壳寡糖的质量与氧化石墨烯水溶液的体积的比为0.005g～0.015g：10mL；所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为2mg/mL～5mg/mL；二、壳寡糖‑三维石墨烯气凝胶的制备：将步骤一得到的壳寡糖‑三维石墨烯水凝胶取出后，置于温度为‑80℃的条件下冷冻6h～24h，将冷冻后的壳寡糖‑三维石墨烯水凝胶置于冷冻干燥机中，在温度为‑40～‑60℃的条件下冷冻干燥36h～48h，得到壳寡糖‑三维石墨烯气凝胶；三、壳寡糖‑三维石墨烯电极的制备：将步骤二得到的壳寡糖‑三维石墨烯气凝胶切块，得到气凝胶块，取一根铜丝，在铜丝一端涂抹银胶粘接气凝胶块，然后将外露的银胶用绝缘硅胶进行密封绝缘，得到壳寡糖‑三维石墨烯电极。

【技术特征摘要】
1.一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法，其特征在于一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法按以下步骤进行：一、壳寡糖-三维石墨烯水凝胶的制备：将壳寡糖加入氧化石墨烯水溶液中，混匀，于反应釜中在温度为120～180℃的条件下保温6h～24h，得到壳寡糖-三维石墨烯水凝胶；所述壳寡糖的质量与氧化石墨烯水溶液的体积的比为0.005g～0.015g：10mL；所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为2mg/mL～5mg/mL；二、壳寡糖-三维石墨烯气凝胶的制备：将步骤一得到的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶取出后，置于温度为-80℃的条件下冷冻6h～24h，将冷冻后的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶置于冷冻干燥机中，在温度为-40～-60℃的条件下冷冻干燥36h～48h，得到壳寡糖-三维石墨烯气凝胶；三、壳寡糖-三维石墨烯电极的制备：将步骤二得到的壳寡糖-三维石墨烯气凝胶切块，得到气凝胶块，取一根铜丝，在铜丝一端涂抹银胶粘接气凝胶块，然后将外露的银胶用绝缘硅胶进行密封绝缘，得到壳寡糖-三维石墨烯电极。2.根据权利要求1所述的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述壳寡糖的质量与氧化石墨烯水溶液的体积的比为0.010g：10mL。3.根据权利要求1所述的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法，其特征在于步骤一中所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯的浓度为3mg/mL～4mg/mL。4.根据权利要求1所述的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法，其特征在于步骤一中于反应釜中在温度为180℃的条件下保温20h。5.根据权利要求1所述的一种壳寡糖-三维石墨烯电极的制备方法，其特征在于步骤二中将步骤一得到的壳寡糖-三维石墨烯水凝胶取出后，置于温度为-80℃的条件下冷冻6h。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，张敏，王静，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23