CuCo-Cu@CoCH复合纳米阵列的制备及其在过氧化氢电化学检测的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种CuCo

【技术实现步骤摘要】
CuCo
‑
Cu@CoCH复合纳米阵列的制备及其在过氧化氢电化学检测的应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料及电化学检测领域，特别涉及一种CuCo
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Cu@CoCH复 合纳米阵列的制备及其在过氧化氢电化学检测的应用。

技术介绍

[0002]过氧化氢灵敏准确的检测备受人们的关注，目前其检测方法主要为化学发 光法，荧光光谱法，电化学法，其中，电化学法具有灵敏度高，检测限低，成 本低的优点而被广泛的应用。利用电化学法检测过氧化氢传感器主要分为酶基 传感器和无酶传感器，非酶电化学技术具有选择性好，灵敏度高，抗干扰能力 强，检测限低以及可小型化的优点，被广泛地研究。
[0003]在非酶类过氧化氢检测中过渡金属材料是一种常见的活性电极，特别是过 渡金属合金，其对过氧化氢有良好的还原性，常用于在负压下过氧化氢的检测。 但是常见的过渡金属合金比表面积小，而合金的纳米颗粒又面临着易团聚的问 题，因此制备具有大比表面积的合金结构在过氧化氢检测中非常重要。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中非酶类过氧化氢检测中，由于 合金比表面积小、而合金的纳米颗粒又容易团聚的问题，本专利技术提供了一种 CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列的制备及其在过氧化氢电化学检测的应用。
[0005]本专利技术利用常见的氢氧化物纳米阵列结构，结合共还原工艺，制备了花蕊 状CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列，其中“蕊丝”部分为Cu包裹的CoCH纳米线，
ꢀ“
蕊头”部分为CuCo合金；该复合纳米材料所制备的电极与传统的粉末催化剂相 比具有结构稳定，导电性好，比表面积大的优点。复合纳米阵列中CuCo颗粒的 存在大大提高了复合材料的导电性，且对过氧化氢有强还原作用；较大的比表 面积有利于检测物质的吸附；其在过氧化氢检测中表现出优异性能，线性检测 范围为1μM
‑
2000μM，其灵敏度在1μmol L
‑1‑
100μmol L
‑1时高达3570μA mmolL
‑1cm
‑2，在100μmol L
‑1‑
2000μmol L
‑1时灵敏度高达3290μA mmol L
‑1cm
‑2，检 测限为0.97μmol L
‑1。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]一种CuCo
‑
Cu@CoCH复合纳米阵列的制备方法，包括步骤：
[0008]1)水热法在泡沫镍基体上制备碱式碳酸钴纳米阵列；
[0009]2)将步骤1)获得的碱式碳酸钴纳米阵列浸入摩尔浓度为0.05～1mol/L的 铜离子溶液中，在一定温度下反应一段时间，清洗、干燥；
[0010]3)将步骤2)处理后的纳米阵列浸入摩尔浓度为0.01～0.1mol/L的还原性溶 液中，在一定温度下反应一定时间；
[0011]4)将步骤3)处理后的样品去除，清洗、干燥，得CuCo
‑
Cu@CoCH复合 纳米阵列。
[0012]本专利技术步骤1)通过水热法在泡沫镍上制得了碱式碳酸钴(化学式为 Co(CO3)
0.5
(OH)，简写为CoCH)纳米阵列，然后将该碱式碳酸钴纳米阵列置于 铜离子溶液中浸泡，发生置换反应，部分钴被铜置换；接着将处理后的样品置 于还原性溶液中，该还原性物质可还原H
+
之后的金属(Cu
2+
，Ag
+
等)，Co
2+
位 于H
+
之前，难以被硼氢化钠还原，通过Cu离子的掺杂后，可以通过共还原得 到CuCo合金。
[0013]另外，本专利技术中对铜离子溶液的浓度要求较高，铜离子浓度过高，则会由 于铜离子溶液的酸性，破坏碱式碳酸钴纳米阵列，使得碱式碳酸钴纳米线在泡 沫镍上剥落；铜离子浓度过低会使得离子交换反应难以向生产氢氧化铜沉淀的 方向进行。
[0014]作为优选方案，步骤1)制备碱式碳酸钴(CoCH)纳米阵列的具体步骤包 括：
[0015]a)清洗、干燥片状泡沫镍，获得干净的泡沫镍电极；
[0016]b)将尿素、四水合乙酸钴、氟化铵溶于去离子水，得到溶液A；
[0017]c)将溶液A倒入反应釜的聚四氟乙烯内衬中，然后将步骤a)中洗干净的泡 沫镍放入其中，拧紧反应釜；
[0018]d)将步骤c)中的反应釜置于烘箱，保温一定时间；
[0019]e)待烘箱降温后，取出反应釜，从反应釜内衬中取出电极，分别用去离子 水和有机溶剂清洗，然后放在烘箱中干燥，泡沫镍基体上生成碱式碳酸钴纳米 阵列。
[0020]作为优选方案，步骤2)中，配制铜离子溶液的铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝 酸铜、醋酸铜中的一种或多种。
[0021]作为优选方案，步骤2)中反应温度为20～80℃，反应时间为30～70min。通 过调节浸泡时间来改变反应的离子交换程度，浸泡时间过短导致下一步生成的 CuCo合金更少，从而导致检测过氧化氢能力的下降，检测浓度范围变小。置换 时间过长会很大程度改变CuCo
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Cu@CoCH的形貌，甚至CoCH纳米阵列和CuCo 合金在泡沫镍上的剥落，导致检测过氧化氢能力的下降，检测浓度范围变小。
[0022]作为优选方案，步骤3)中，还原性溶液为硼氢化钠、抗坏血酸或水合肼的 水溶液。
[0023]作为优选方案，步骤3)中，反应温度为20～80℃，反应时间为5～60min。
[0024]作为优选方案，步骤4)中，干燥温度为50～80℃，干燥时间为8～24h。
[0025]作为优选方案，步骤2)中，铜离子溶液的浓度为0.1～0.5mol/L。
[0026]作为优选方案，步骤3)中，还原性溶液的浓度为0.03～0.07mol/L
[0027]所述方法制备的CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列作为过氧化氢电化学传感 器的用途。
[0028]本专利技术的有益效果为：
[0029]1、以简单易操作的方法得到金属颗粒和金属化合物的复合纳米材料。CoCH 不能被硼氢化钠、水合肼、抗坏血酸等还原性试剂的水溶液还原，但是Cu(OH)2可以被这些试剂还原，在利用Cu
2+
部分置换CoCH之后，Co
2+
可以和Cu
2+
进行 共还原得到CuCo合金颗粒。
[0030]CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列中CuCo颗粒的存在大大提高了复合材料的 导电性，而且对过氧化氢有强还原作用；同时CoCH的一维纳米阵列结构具有 较大的比表面积，有利于检测物质的吸附；因此本专利技术制备的CuCo
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Cu@CoCH 复合纳米阵列在过氧化氢检测中表现出优异性能。
[0031]2、所制备的复合纳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列的制备方法，其特征在于，包括步骤：1)水热法在泡沫镍基体上制备碱式碳酸钴纳米阵列；2)将步骤1)获得的碱式碳酸钴纳米阵列浸入摩尔浓度为0.05～1mol/L的铜离子溶液中，在一定温度下反应一段时间，清洗、干燥；3)将步骤2)处理后的纳米阵列浸入摩尔浓度为0.01～0.1mol/L的还原性溶液中，在一定温度下反应一定时间；4)将步骤3)处理后的样品去除，清洗、干燥，得CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列。2.如权利要求1所述CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列的制备方法，其特征在于，步骤1)制备碱式碳酸钴纳米阵列的具体步骤包括：a)清洗、干燥片状泡沫镍，获得干净的泡沫镍电极；b)将尿素、四水合乙酸钴、氟化铵溶于去离子水，得到溶液A；c)将溶液A倒入反应釜的聚四氟乙烯内衬中，然后将步骤a)中洗干净的泡沫镍放入其中，拧紧反应釜；d)将步骤c)中的反应釜置于烘箱，保温一定时间；e)待烘箱降温后，取出反应釜，从反应釜内衬中取出电极，分别用去离子水和有机溶剂清洗，然后放在烘箱中干燥，泡沫镍基体上生成碱式碳酸钴纳米阵列。3.如权利要求1或2所述CuCo
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Cu@CoCH复合纳米阵列的制备方法，其特征在于：步骤2)中，配制铜离子溶液的铜盐为氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽莹，韩宁，胡诗昱，贺乔，闫国昊，李娅菲，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：