一种N-CNTs@NiCo-LDHs树状纳米花材料及其制备方法和光电化学应用技术

本发明专利技术提供了一种N

【技术实现步骤摘要】
一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料及其制备方法和光电化学应用


[0001]本专利技术涉及生物传感
，更具体的涉及一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]H2O2作为生命体内许多生物过程的副产物以及最具代表性的活性氧(ROS)之一，在细胞分裂、信号传导、细胞凋亡等生命过程中至关重要，因此，H2O2的高灵敏检测在生物分析中具有重要的意义。传统的H2O2检测技术有细胞成像、荧光光谱法、电化学法等，其中电化学法由于灵敏度高、检测速度快、用量少、成本低等优势被一致认为是一种强有力的检测手段，同时电化学发光技术结合了电化学的高灵敏性及光信号多重输出的优势广泛应用于生物标志物的检测。而且，H2O2具有良好氧化还原活性，开发具有高活性的微/纳尺寸电化学界面及简单高效的催化剂成为研究的热点。传统H2O2催化剂主要基于铂、钯、金、银等贵金属纳米材料以及H2O2酶复合物等，具有成本高、酶易失活等局限性。另外，过渡金属镍(Ni)，钴(Co)，铁等及其复合物具有良好的催化活性，成本低，环境友好，尤其是层状双氢氧化物，如NiCo
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LDHs广泛用于储能器件的开发及催化裂解水等应用，对其生物催化性能研究及生物标志物检测仍鲜有报道。
[0003]基于此，本专利技术制备了一种具有H2O2模拟酶N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料，结合灵敏度高、选择性好的电化学及电化学发光检测体系开发了一种光电双模传感器检测细胞内的H2O2。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，该制备方法所用原料廉价易得、成本低、环境友好、合成过程简单、反应条件易于实现，具有良好催化性能的N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料在电化学领域具有广泛应用。
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，按照以下步骤进行：
[0006]步骤(1)、室温下，将无水三氯化铁加入甲基橙溶液中，搅拌形成纤维状复合物悬浊液，以纤维状复合物作为自降解模板，备用；
[0007]步骤(2)、室温下，向纤维状复合物悬浊液加入吡咯单体，搅拌过夜、过滤、洗涤、干燥得到聚吡咯空心纳米管，然后在氮气氛围下高温碳化制得N
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CNTs；
[0008]步骤(3)、以步骤(2)制得的N
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CNTs为导电基底，超声分散在乙醇中，制备得到溶液A；
[0009]Co(NO3)2·
6H2O和Ni(NO3)2·
6H2O作为金属源，六亚甲基四胺作为均相沉淀剂，溶解于水中制备得到溶液B，将溶液A和溶液B混合，进行均相沉淀反应，洗涤、干燥后制备得到
N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料。
[0010]优选的，步骤(1)的纤维状复合物悬浊液中，甲基橙和无水三氯化铁的摩尔浓度比为1:2～2:1，甲基橙的浓度为20～80mM，无水三氯化铁的浓度为20～80mM，搅拌转速为500～2000r/min，搅拌时间为10～60min。
[0011]优选的，步骤(1)中，甲基橙和无水三氯化铁的摩尔浓度比为1:1，甲基橙的浓度为48mM，无水三氯化铁的浓度为48mM，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为30min。
[0012]优选的，步骤(2)中，吡咯单体加入量为50～200mM，室温为15～40℃，搅拌转速为500～2000r/min，搅拌时间为12～48h，减压抽滤后用水和乙醇洗涤3～5遍，至滤液变为无色，干燥温度为50～80℃，干燥时间为10～24h。
[0013]优选的，步骤(2)中，吡咯单体加入量为120mM，室温为25℃，搅拌转速为1200r/min，搅拌时间为24h，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
[0014]优选的，步骤(2)中，高温碳化条件为：以2～6℃/min的速率从室温升温至700～900℃，恒温1～3h。
[0015]优选的，步骤(2)中，高温碳化条件为：以5℃/min的速率从室温升温至800℃，恒温2h。
[0016]优选的，步骤(3)中，取15～60mg的N
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CNTs超声分散在10
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100mL乙醇中，制备得到溶液A；
[0017]溶液B中，水的体积为30ml，HMT浓度为75mM，Ni(NO3)2·
6H2O、Co(NO3)2·
6H2O中Ni和Co的摩尔比为1:1～1:4。
[0018]优选的，步骤(3)中，取40mg的N
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CNTs超声分散在30mL乙醇中，制备得到溶液A；
[0019]溶液B中，水的体积为30ml，HMT浓度为75mM，Ni(NO3)2·
6H2O、Co(NO3)2·
6H2O中Ni和Co的摩尔比为1:2。
[0020]优选的，步骤(3)中，均相反应条件为：在60～95℃反应3～8h，自然冷却到室温。用水和乙醇洗涤，除去多余的反应物，干燥温度为50～80℃，干燥时间为10～24h。
[0021]优选的，步骤(3)中，均相反应条件为：在90℃反应5h，干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
[0022]本专利技术的第二个目的是根据上述方法制备得到N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料。
[0023]本专利技术的第三个目的是提供上述N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料在光电化学中检测H2O2的应用，第一个检测方法为：将N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料均匀分散在水中，通过直接滴涂法将核壳结构的N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料滴加在玻碳电极表面修饰电极构建电化学生物传感器测定H2O2。
[0024]具体的，将N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料均匀分散在二次水中，制得的N
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CNTs@NiCo
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LDHs溶液，取0～3mg/mL的核壳结构的N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料5～10μL滴加在直径为3mm的玻碳电极表面，用0.2～1％的nafion溶液进一步将材料固定在电极表面，在烤灯下烤10～30min，即完成电极修饰。将上述修饰好的电极放入pH为6～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤(1)、室温下，将无水三氯化铁加入甲基橙溶液中，搅拌形成纤维状复合物悬浊液，备用；步骤(2)、室温下，向纤维状复合物悬浊液加入吡咯单体，搅拌过夜、过滤、洗涤、干燥得到聚吡咯空心纳米管，然后在氮气氛围下高温碳化制得N
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CNTs；步骤(3)、以步骤(2)制得的N
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CNTs为导电基底，超声分散在乙醇中，制备得到溶液A；Co(NO3)2·
6H2O和Ni(NO3)2·
6H2O作为金属源，六亚甲基四胺作为均相沉淀剂，溶解于水中制备得到溶液B，将溶液A和溶液B混合，进行均相沉淀反应，洗涤、干燥后制备得到N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料。2.根据权利要求1所述的一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)的纤维状复合物悬浊液中甲基橙和无水三氯化铁的摩尔浓度比为1:2～2:1，甲基橙的浓度为20～80mM，无水三氯化铁的浓度为20～80mM，搅拌转速为500～2000r/min，搅拌时间为10～60min。3.根据权利要求2所述的一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，吡咯单体加入量为50～200mM，室温为15～40℃，搅拌转速为500～2000r/min，搅拌时间为12～48h，减压抽滤后用水和乙醇洗涤至滤液变为无色，干燥温度为50～80℃，干燥时间为10～24h。4.根据权利要求3所述的一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，高温碳化条件为：以2～6℃/min的速率从室温升温至700～900℃，恒温1～3h。5.根据权利要求4所述的一种N
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CNTs@NiCo
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LDHs树状纳米花材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，取15～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：申聪聪，陈粤华，党坦，冯北斗，崔景强，仉华，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：