一种阴极电化学发光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种阴极电化学发光材料及其制备方法和应用，通过原子锚定策略将Fe原子引入PCN

【技术实现步骤摘要】
一种阴极电化学发光材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于材料合成领域，具体涉及一种阴极电化学发光材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]电化学发光(Electrochemiluminescence,ECL)继承了电化学和化学发光各自的优点，因其背景信号低、灵敏度高、动态响应范围宽而成为一种非常有前途的分析检测技术。
[0003]目前，常见的发光物质有鲁米诺、三联吡啶钌、半导体量子点和金属有机框架等。其中鲁米诺因其价格低廉、氧化电位低、量子产率高等优点而备受关注。在基于鲁米诺的电化学发光应用研究中，大多数研究集中在激发鲁米诺阳极电化学发光行为的电极材料的设计合成。然而，反应溶液中往往存在很多还原性物质，对阳极电化学发光的干扰非常大，而阴极电化学发光具有负的激发电位和更简单的发射机制，更适合电化学发光检测的应用。
[0004]但是，鲁米诺很难在负电位下被电化学激活，导致其阴极电化学发光信号很弱，传感检测的灵敏度很低。因此，发展新型阴极电化学发光材料对于改善鲁米诺电化学发光效率，提高其在传感检测领域的应用范围具有非常重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种阴极电化学发光材料及其制备方法，提供的阴极电化学发光材料是基于多催化中心的新型复合纳米结构CoNi
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MOF@PCN
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224/Fe。通过原子锚定策略将Fe原子引入PCN
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224纳米立方体中，然后通过简单的溶剂相合成法，将一种钴镍基金属有机框架(CoNi
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MOF)包裹在PCN
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224/Fe外边，形成一种核壳纳米结构。
[0006]本专利技术提供的一种阴极电化学发光材料的应用，用于阴极电化学发光领域。
[0007]本专利技术具体技术方案如下：
[0008]一种阴极电化学发光材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)制备PCN
‑
224立方体；
[0010]2)制备PCN
‑
224/Fe纳米酶；
[0011]3)制备CoNi
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MOF@PCN
‑
224/Fe。
[0012]步骤1)制备PCN
‑
224立方体的方法，采用水热法合成PCN
‑
224，具体为：在溶剂中加入锆源，搅拌后，加入中
‑
四(4
‑
羧基苯基)卟吩，继续搅拌，之后，加入乙酸，所得混合溶液进行水热反应；产物离心、洗涤、干燥，得到PCN
‑
224立方体；
[0013]步骤1)中，所述锆源为ZrOCl2·
8H2O或ZrCl4；
[0014]步骤1)中，所述溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺DMF；
[0015]步骤1)中，所述锆源、中
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四(4
‑
羧基苯基)卟吩和溶剂的用量比为：(100～125)mg：(20～25)mg：(45～55)mL；
[0016]步骤1)中，加入锆源后，搅拌20～40min；
[0017]步骤1)中，加入中
‑
四(4
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羧基苯基)卟吩(TCPP)后，继续搅拌10～15分钟；
[0018]步骤1)中，溶剂和乙酸的体积比为：(45～55)：(10～15)；
[0019]步骤1)中，所述水热反应是指在聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中115～120℃条件下先反应1小时，自然冷却后，再反应12小时。
[0020]步骤1)中，反应结束后，离心收集生成的深紫色沉淀，用甲醇反复洗涤，80℃真空干燥备用。
[0021]步骤2)中制备PCN
‑
224/Fe纳米酶的方法为：采用回流法合成PCN
‑
224/Fe纳米酶，具体为：
[0022]将PCN
‑
224纳米立方体和铁盐置于溶剂中，搅拌后，进行加热搅拌回流反应，反应结束，冷却、离心、洗涤、干燥。
[0023]步骤2)中，所述铁源为FeCl3；
[0024]步骤2)中，所述PCN
‑
224纳米立方体、铁盐和溶剂的用量比为：(25～30)mg：(35～40)mg：(13～15)mL；
[0025]步骤2)中，所述溶剂为N,N
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二甲基甲酰胺DMF；
[0026]步骤2)中，将PCN
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224纳米立方体和铁盐置于溶剂中，搅拌30
‑
40min；
[0027]步骤2)中，所述加热搅拌回流是指115～120℃下持续加热搅拌回流反应1小时。
[0028]步骤2)中，待反应结束自然冷却后，离心收集铁锈色PCN
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224/Fe纳米酶，为了去除过量未反应的FeCl3，对样品离心并用DMF溶剂和甲醇分别洗涤三次。最后，80℃条件下干燥备用。
[0029]步骤3)中，制备CoNi
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MOF@PCN
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224/Fe的方法包括以下步骤：
[0030]3‑
1)制备聚乙烯吡咯烷酮修饰PCN
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224/Fe；
[0031]3‑
2)先将2
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甲基咪唑溶于甲醇中，形成溶液A；再将钴源和镍源溶于聚乙烯吡咯烷酮修饰PCN
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224/Fe的甲醇溶液，形成溶液B；最后将溶液A和溶液B两种溶液混合并搅拌，停止搅拌后在室温下静置反应。
[0032]步骤3
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1)中，制备聚乙烯吡咯烷酮修饰PCN
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224/Fe的方法为：将PCN
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224/Fe纳米酶超声均匀分散到聚乙烯吡咯烷酮甲醇溶液中，连续搅拌反应；
[0033]步骤3
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1)中，PCN
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224/Fe纳米酶立方体和聚乙烯吡咯烷酮甲醇溶液的用量比为1mg/mL；所述聚乙烯吡咯烷酮甲醇溶液的浓度为1mg/mL；
[0034]步骤3
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1)中所述连续搅拌反应是指：室温下连续搅拌反应22～24小时；反应结束后，用甲醇溶剂离心洗涤2～3次，最后再重新分散到30mL甲醇中备用。
[0035]聚乙烯吡咯烷酮PVP作为一种合成水溶性高分子化合物，具有水溶性高分子化合物的一般性质，如胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增溶或凝聚作用。在纳米材料的形貌可控合成时，一般认为表面活性剂分子(PVP)选择性吸附在纳米颗粒的特定晶面上，由于晶体沿不同方向的生长速度不同，导致纳米颗粒形成不同的形貌，此外，反应体系的周围环境也会影响纳米晶体的生长。本专利技术合成方法中引入PVP的目的是通过表面改性，改善内核PCN
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224/Fe表面的成膜性和分散性，因而使得CoNi
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MOF在其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阴极电化学发光材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)制备PCN
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224立方体；2)制备PCN
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224/Fe纳米酶；3)制备CoNi
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MOF@PCN
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224/Fe。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)制备PCN
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224立方体的方法，为：在溶剂中加入锆源，搅拌后，加入中
‑
四(4
‑
羧基苯基)卟吩，继续搅拌，之后，加入乙酸，所得混合溶液进行水热反应；制备得到PCN
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224立方体。3.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述水热反应是指在聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜中115～120℃条件下先反应1小时，自然冷却后，再反应12小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中制备PCN
‑
224/Fe纳米酶的方法为：将PCN
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224纳米立方体和铁盐置于溶剂中，搅拌后，进行加热搅拌回流反应。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述PCN
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224纳米立方体、铁盐和溶剂的用量比为：(25～30)mg：(35～40)mg：(13～15)mL。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，制备CoNi
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MOF@...

【专利技术属性】
技术研发人员：李传平，杭天翔，李倩，吴越越，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：