一种基于Ti3C2的纳米复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于Ti3C2的纳米复合材料及其制备方法与应用。涉及电化学技术领域。上述基于Ti3C2的纳米复合材料包括以下组分：Ti3C2、还原型氧化石墨烯、β

【技术实现步骤摘要】
一种基于T
i3
C2的纳米复合材料及其制备方法与应用


本专利技术涉及电化学
，尤其是涉及一种基于Ti3C2的纳米复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

吲哚乙酸(Indoleacetic acid，IAA)作为一种重要的植物激素，其影响细胞分裂、伸长和分化，也影响营养器官和生殖器官的生长、成熟和衰老。研究发现，吲哚乙酸能够促进植物及果实的生长发育，并富集于植物体内快速分裂和生长的部位，比如茎叶分生组织、幼嫩的叶片组织、幼嫩的果实和种子。基于此，由于吲哚乙酸在植物生长调控中发挥着重要作用，使得其在农业生产中得到了广泛的应用。随着技术的进步，在吲哚乙酸的检测方法中，电化学生物传感器因其具有简单迅速、灵敏度高、选择性好等优点越来越受到关注。目前，已报道利用AuNPs/HRP/IgG(纳米金/抗体/免疫球蛋白G)功能化的金纳米颗粒作为信号扩增探针和AuNPs/PG/GCE纳米复合材料修饰电极可以检测较低浓度的IAA。但由于IAA在植物组织中的含量低，对光、温度、氧化剂等外界条件敏感，加上植物组织中的复杂代谢物的干扰，使得现有的探针或修饰电极并不能高灵敏、高选择地检测IAA。基于此，亟需一种新型电化学敏感元件来构建高灵敏、高选择电化学生物传感器用于检测IAA。

技术实现思路

本专利技术所要解决的第一个技术问题是：提供一种基于Ti3C2的纳米复合材料。本专利技术所要解决的第二个技术问题是：提供一种所述基于Ti3C2的纳米复合材料的制备方法。本专利技术所要解决的第三个技术问题是：所述基于Ti3C2的纳米复合材料的应用。本专利技术还提出一种修饰电极，包括电极和修饰在电极上的材料，其中，修饰在电极上的材料包括所述的一种基于Ti3C2的纳米复合材料。为了解决所述第一个技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于Ti3C2的纳米复合材料，包括以下组分：Ti3C2、还原型氧化石墨烯、β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料、IAA抗体和粘黏剂。根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：1.碳化钛(Ti3C2)是二维过渡金属碳化物和氮化物材料(MXenes)家族重要组成之一，Ti3C2具有独特的二维层状结构，使其容易在电极上密集堆积，在本专利技术中，将Ti3C2作为模板材料，用于组装基于Ti3C2的纳米复合材料，从而实现对IAA的高灵敏检测。2.Ti3C2和还原型氧化石墨烯具有相似的层状结构和表面化学性质，以及之间的
Ti
‑
O
‑
C共价键较强的界面相互作用，Ti3C2和rGO构建的三维异质结构能有效的改善Ti3C2和rGO的聚集，进一步增强所述基于Ti3C2的纳米复合材料的稳定性，从而实现对IAA的稳定性检测。3.β
‑
环糊精(β
‑
cyclodextrin，β
‑
CD)具有疏水内部的环形形式腔和亲水外侧；金属有机骨架材料(metal organic framework material，MOFs)为混合多孔材料的金属离子或金属离子团簇；在本专利技术中，将β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料进行组合，以提高其多孔结构和高载能力，从而负载上Ti3C2、还原型氧化石墨烯和IAA抗体等材料。4.粘黏剂的添加，主要用于固定IAA抗体。5.本专利技术的所述基于Ti3C2的纳米复合材料，对IAA具有极佳的特异性，能够实现对IAA的高灵敏和高稳定性检测，至少可以实现IAA浓度从0.01
‑
10ng/mL的检测，且检出限达到了2.88pg/mL(S/N＝3)。根据本专利技术的一种实施方式，所述β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料中，以β
‑
环糊精作为有机配体、以金属离子作为中心离子，其中，金属离子包括钾离子和钠离子中的至少一种。对于本专利技术，金属有机骨架材料的作用主要体现在多孔结构和高载能力，基于此，对于金属有机骨架材料中的中心离子的选择，可以根据需要进行选择，以选择出具有特定功能的离子，以离子本身具有的性质来赋予金属有机骨架材料同等的性质。根据本专利技术的一种实施方式，所述粘黏剂包括戊二醇和壳聚糖。其中，戊二醇主要用于固定抗体，壳聚糖一方面用于粘黏纳米材料剂，另一方面用于固定戊二醇。对于本专利技术，由于戊二醇和壳聚糖的作用主要体现在作为粘黏剂，基于此，从具体实施中而言，戊二醇和壳聚糖可以以具有粘黏剂效用且适用于生物传感器的进行平行替代。根据本专利技术的一种实施方式，所述Ti3C2和还原型氧化石墨烯的质量比为10
‑
20：2
‑
4。根据本专利技术的一种实施方式，在所述基于Ti3C2的纳米复合材料中，Ti3C2、还原型氧化石墨烯和β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料的总质量与IAA抗体质量之比为12
‑
24：6
‑
12。根据本专利技术的一种实施方式，还提供一种修饰电极，包括电极和修饰在电极上的材料，其中，修饰在电极上的材料包括如所述的一种基于Ti3C2的纳米复合材料。根据本专利技术的一种实施方式，所述修饰在电极上的材料还包括牛血清白蛋白。牛血清白蛋白(BSA)对修饰电极表面多余吸附位点进行封闭。对于本专利技术，牛血清白蛋白可以替换为其它相似的材料，如巯基己醇(MCH)和1,6
‑
己硫醇(DHT)，从具体实施中而言，只要具有封闭电极位点的材料，都可以进行平行替代。根据本专利技术的一种实施方式，所述修饰电极，基底电极可以为玻碳电极、金电极和铂电极，也可以根据需要选择任一电极作为修饰电极的基底电极。根据本专利技术的一种实施方式，修饰电极的制备，包括以下步骤：取20
‑
40μL 5
‑
10mg/mLβ
‑
CD
‑
MOFs/rGO/Ti3C2复合纳米材料和10
‑
20μL 6
‑
12mg/mL壳聚糖(Chitosan，CS)超声混匀，取6
‑
12μL CS和β
‑
CD
‑
MOFs/rGO/Ti3C2混合溶液滴涂于电极表面，红外烘干，滴加6
‑
12μL 2.5
‑
5％的戊二醛(Glutaraldehyde，GA)(用pH约等于7.4，10
‑
20mM PBS稀释)于修饰电极上反应2
‑
4h，用ddH2O清洗，晾干备用，得到修饰电极。根据本专利技术的一种实施方式，修饰电极的制备，还包括以下步骤：滴加6
‑
12μL 1
‑
2mg mL
‑1的anti
‑
IAA于Ti3C2的修饰电极表面，于3
‑
4℃温度下孵育过夜。再加入0.5
‑
1.5mg/
mL的牛血清白蛋白(BSA)对修饰电极表面多余吸附位点进行封闭，3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Ti3C2的纳米复合材料，其特征在于：包括以下组分：Ti3C2、还原型氧化石墨烯、β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料、IAA抗体和粘黏剂。2.根据权利要求1所述的一种基于Ti3C2的纳米复合材料，其特征在于：所述β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料中，以β
‑
环糊精作为有机配体、以金属离子作为中心离子，其中，金属离子包括钾离子和钠离子中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种基于Ti3C2的纳米复合材料，其特征在于：所述粘黏剂包括戊二醇和壳聚糖。4.根据权利要求1所述的一种基于Ti3C2的纳米复合材料，其特征在于：所述Ti3C2和还原型氧化石墨烯的质量比为10
‑
20：2
‑
4。5.根据权利要求1所述的一种基于Ti3C2的纳米复合材料，其特征在于：在所述基于Ti3C2的纳米复合材料中，Ti3C2、还原型氧化石墨烯和β
‑
环糊精
‑
金属有机骨架材料的总质量与IAA抗体质量之比为12
‑
24：6
‑
12。6.一种修饰电极，其特征在于：包括电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗洲飞，王道，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：