合金纳米晶/硫化钼复合材料、其可抛弃式电化学传感器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种合金纳米晶/硫化钼复合材料、其可抛弃式电化学传感器及其制造方法。本发明专利技术以硫化钼超薄层状材料为基底，采用原位合成法或分步修饰法将合金纳米晶生长于硫化钼纳米层状材料表面。依靠合金纳米晶的支撑作用在二维硫化钼层间形成新的活性空间，为反应物分子提供有效的物质疏运和电子传输通道，利用硫化钼超薄层状材料与合金纳米晶的界面耦合效应，改善了其对生物分子的选择性吸附使其具有更加优异的特异性响应性能。本发明专利技术制造的可抛弃式电化学传感器能够在不同的氧化/还原电位下，实现对不同生物分子的选择性检测，具有制作便捷、成本低、灵敏度高、检测下限低以及响应时间短等优点。

【技术实现步骤摘要】
合金纳米晶/硫化钼复合材料、其可抛弃式电化学传感器及其制造方法
本专利技术属于纳米材料和电化学传感
，特别涉及一种合金纳米晶/硫化钼复合材料、其可抛弃式电化学传感器及其制造方法。技术背景层状过渡金属硫化物(TMDs)作为一种类石墨烯材料，具有大的比表面积、可调的带隙、独特的物理和化学性质，而备受青睐，在光电、催化、储能以及传感等领域都有着广阔的发展前景。其中，硫化钼超薄层状材料自身所具有的良好生物相容性以及催化活性使其广泛地应用于电化学传感器制造(Two-dimensionalMoS2:Apromisingbuildingblockforbiosensors,Biosensors&Bioelectronics,2017,Vol.89,56-71)。合金纳米晶(贵金属-过渡金属、过渡金属-过渡金属等)相对于单一金属，它们在具有自身结构的同时，还具有典型的金属性与各自金属的特点，理论上具有非常优异、可控的催化性能(TuningtheactivityofPtalloyelectrocatalystsbymeansofthelanthanidecontraction,Science,2016,Vol.352,73-76)。通过采用自组装技术将合金纳米晶原位生长于硫化钼超薄层状材料表面，依靠合金纳米晶的支撑作用，能够隔断硫化钼超薄层状材料层与层间的范德华力，阻碍其团聚，在二维硫化钼层间形成新的活性空间，为反应物分子提供有效的物质疏运和电子传输通道，从而达到提升灵敏度的目的；而硫化钼超薄层状材料与合金纳米晶的界面耦合作用又会改善其对生物分子的选择性吸附。利用硫化钼复合材料独特的电学特性和催化活性，针对不同的待测物分子，调控其氧化还原电位，从而实现对目标检测分子的高灵敏、选择性响应。采用丝网印刷和喷墨打印相结合的技术，在廉价的柔性PET基底上，批量印制基于硫化钼复合材料氧化/还原电位调控的可抛弃式电化学传感器，具有制作便捷、成本低廉的优势，还可加速电化学传感器在即时检验(POCT，Point-of-caretesting)方面的应用进程。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供了一种合金纳米晶/硫化钼复合材料。本专利技术的目的之二在于提供该由复合材料制备的可抛弃式电化学传感器。本专利技术的目的之三在于提供该传感器的制造方法。为了达到上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于所述的合金纳米晶/硫化钼复合材料所述的合金纳米晶/硫化钼复合材料是以硫化钼层状材料为基底，在硫化钼层状材料的表面生长合金纳米晶，并依靠合金纳米晶的支撑作用在二维硫化钼层间形成新的活性空间，为反应物分子提供有效的反应通道。所述的合金纳米晶与硫化钼的质量比为：1：3-1：6；所述的合金纳米晶为铑铱、铂铑、铂铱或金铑；合金中两种金属的原子配比为：1：3–4：1。一种制备上述的合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于该方法的具体步骤为：将硫化钼超薄层状材料在超声下均匀分散于油胺溶液中，110-120℃反应10-15分钟；再加入组成合金纳米晶的金属的可溶性盐，待上述金属盐完全溶解后；程序升温至160-180℃回流10-20min，而后升温至220-280℃后溶液变成黑色，继续反应15-30min后结束反应，将所得沉淀物分别用正己烷和无水乙醇洗涤干净，干燥，即得到合金纳米晶/硫化钼；所述的硫化钼超薄层状材料和制备合金纳米晶的金属的可溶性盐的用量可根据权利要求1所述中，合金纳米晶与硫化钼的质量比以及合金中两种金属原子的配比需求进行换算后得到。一种制备上述的合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于该方法的具体步骤为：a.合金纳米晶的制备方法：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，回流15～30min，得到聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液；再将组成合金纳米晶的金属的可溶性盐分别溶于乙二醇中，并缓慢滴加至上述聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中，升温至140～180℃后溶液变成黑色；将所得沉淀物分别用乙醇和去离子水洗涤干净，干燥，即得到合金纳米晶；合金中两种金属的原子配比根据权利要求1所述为：1:3-4:1；聚乙烯吡咯烷酮与合金纳米晶的摩尔量配比为20:1-60：1。b.将步骤a所得合金纳米晶与硫化钼超薄层状材料按1:3-1：6的质量比在10-20mL乙醇中超声分散30-60min，而后干燥即得到合金纳米晶/硫化钼复合材料。一种可抛弃式电化学传感器，结构示意图如图1所示。其特征在于该传感器的结构包括基底层、工作电极层、对电极层、参比电极层、电极引线层以及绝缘保护层。其中，基底层采用抗弯折柔性聚合物；工作电极为直径0.8–1.5mm的圆形；对电极和参比电极为内外环间距0.6-0.9mm的圆环形，分别与工作电极间隔0.5-0.8mm；电极引线宽度为0.6-0.9mm，绝缘层为长度23-30mm和宽度为7-9mm的长方形。上述的可抛弃式电化学传感器的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤：a.采用丝网印刷法，使用导电碳浆于柔性聚合物基底上印刷工作电极和对电极；后将其放置于110-130℃烘箱中干燥5-15min；b.待浆料完全干燥后，继续丝网印刷银/氯化银浆料，于120-140℃烘箱中干燥3-5min，获得参比电极；c.随后印制导电银浆，110-130℃烘箱中干燥5-10min得到电极引线；d.最后印制绝缘浆料，并于110-130℃烘箱中干燥20-30min；e.采用喷墨打印的技术，将合金纳米晶/硫化钼复合材料作为敏感材料沉积于工作电极表面。其中可喷墨打印的合金纳米晶/硫化钼复合材料浆料配制如下：称取前期制备好的合金纳米晶/硫化钼复合材料15-30mg，均匀分散于5-10mL的乙醇溶液中，而后加入10-20mg的纤维素和2-5mL的乙二醇，超声混合均匀后，即可制成可用于喷墨打印的电子浆料。喷墨打印结束后，将所制成的可抛弃式电化学传感器于110-130℃烘箱中干燥10-20min即可；制作得到的电化学传感器如图2所示。本专利技术的合金纳米晶/硫化钼复合材料以具有可调的带隙结构和独特的物理化学、催化性能的硫化钼超薄层状材料为基底，采用原位合成法或分步修饰法将合金纳米晶生长于硫化钼纳米层状材料表面。依靠合金纳米晶的支撑作用在二维硫化钼层间形成新的活性空间，为反应物分子提供有效的物质疏运和电子传输通道，利用硫化钼超薄层状材料与合金纳米晶的界面耦合效应，改善了其对生物分子的选择性吸附使其具有更加优异的特异性响应性能。采用印刷电子技术，将所得到的合金纳米晶/硫化钼复合材料制成电子浆料，批量印制于柔性的PET等基底上，制作可抛弃式的电化学传感芯片。本专利技术制造的可抛弃式电化学传感器能够在不同的氧化/还原电位下，实现对不同生物分子的选择性检测，具有制作便捷、成本低、灵敏度高、检测下限低以及响应时间短等优点。附图说明图1为可抛弃式电化学传感器的示意图。图2为制作可到的电化学传感器。图3为AMACR参与酶反应的路径图。图4为实施例一中RhIr/MoS2复合材料的透射电镜图。图5为不同AMACR测试浓度的循环伏安图。图6为不同AMACR测试浓度的时间-电流响应曲线。图7为不同NADH测试浓度的循环伏安图。图8为不同NADH测试浓度的时间-电流响应曲线。具体实施方式下面结合附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于所述的合金纳米晶/硫化钼复合材料是以硫化钼层状材料为基底，在硫化钼层状材料的表面生长合金纳米晶，并依靠合金纳米晶的支撑作用在二维硫化钼层间形成活性空间；所述的合金纳米晶与硫化钼的质量比为：1：3～1：6；所述的合金纳米晶为铑铱、铂铑、铂铱或金铑；合金中两种金属的原子配比为：1：3～4：1。

【技术特征摘要】
1.一种合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于所述的合金纳米晶/硫化钼复合材料是以硫化钼层状材料为基底，在硫化钼层状材料的表面生长合金纳米晶，并依靠合金纳米晶的支撑作用在二维硫化钼层间形成活性空间；所述的合金纳米晶与硫化钼的质量比为：1：3～1：6；所述的合金纳米晶为铑铱、铂铑、铂铱或金铑；合金中两种金属的原子配比为：1：3～4：1。2.一种制备根据权利要求1所述的合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于该方法的具体步骤为：将MoS2超薄层状材料在超声下均匀分散于油胺溶液中，110～120°C反应10～15分钟；再加入组成合金纳米晶的金属的可溶性盐，待上述金属盐完全溶解后；程序升温至160～180°C回流10～20min，而后升温至220～280°C后溶液变成黑色，继续反应15～30min后结束反应，将所得沉淀物分别用正己烷和无水乙醇洗涤干净，干燥，即得到合金纳米晶/硫化钼；所述的MoS2超薄层状材料和制备合金纳米晶的金属的可溶性盐的用量可根据权利要求1所述中，合金纳米晶与硫化钼的质量比以及合金中两种金属原子的配比需求进行换算后得到。3.一种制备根据权利要求1所述的合金纳米晶/硫化钼复合材料，其特征在于该方法的具体步骤为：合金纳米晶的制备方法：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇中，回流15～30min，得到聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液；再将组成合金纳米晶的金属的可溶性盐分别溶于乙二醇中，并缓慢滴加至上述聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液中，升温至140～180°C后溶液变成黑色；将所得沉淀物分别用乙醇和去离子水洗涤干净，干燥，即得到合金纳米晶；合金中两种金属的原子配比根据权利要求1所述为：1:3～4:1；聚乙烯吡咯烷酮与合金纳米晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张源，温维佳，许馨月，纪冬青，巫金波，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31