铜基MOF纳米纤维膜及其制法和应用制造技术

本发明专利技术属于葡萄糖检测领域，公开了一种铜基MOF纳米纤维膜及其制法和应用。铜基MOF纳米纤维膜，由包含下述步骤的方法制备得到：(1)将聚乙烯醇溶液加入醋酸铜溶液中，形成纺丝溶液；(2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到铜基纳米纤维膜；(3)将所述铜基纳米纤维膜在空气气氛下煅烧，得到氧化铜纤维膜；(4)将所述氧化铜纤维膜与有机配体混合，加入溶剂，水热反应后得到铜基MOF纳米纤维膜。本发明专利技术制备得到的铜基MOF纳米纤维膜作为无酶葡萄糖传感器电极材料，可提高导电性、灵敏度和抗干扰性能，且制备方法简单，可大量制备。可大量制备。可大量制备。

【技术实现步骤摘要】
铜基MOF纳米纤维膜及其制法和应用


[0001]本专利技术涉及葡萄糖检测领域，主要涉及无酶葡萄糖传感器电极材料领域，具体涉及一种铜基MOF纳米纤维膜及其制法和应用。

技术介绍

[0002]随着现代化进程的推进，居民生活水平提升以及饮食方式变化，加之人口老龄化程度加深，糖尿病患者的数量急剧增加。对于数以亿计的糖尿病患者来说，每天获得他们的准确血糖浓度是他们维持健康的必要程序，每天数亿次的血糖监测为葡萄糖传感器提供了极大的市场需求及应用前景。
[0003]当前已经开发了多种方法进行葡萄糖的定量检测。如基于葡萄糖氧化酶(GO
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)的葡萄糖生物传感器，但由于GO
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的活性对周围环境如温度、湿度、pH值、有毒物质等十分敏感，导致其在制备，运输，存储以及使用时存在稳定性和重现性的问题，使其在实际应用中受到了一定程度的限制。电化学方法由于操作简单，快速响应，价格低廉而得到广泛的使用，但是电化学葡萄糖传感器在技术和材料方面也尚未完善，如电化学葡萄糖传感器的抗干扰能力、灵敏度还有待提高等。
[0004]金属有机骨架材料(MOF)具有合成方法简单，结构可控，稳定及灵活可控的孔道特性和大的比表面积这些优点，使它成为现今研究的热点材料。Cu
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BTC是经典的MOF材料之一，它的制备方法简单，可采用水热法一步合成，原料成本较低，具有良好的经济性。各种分析结果也表明，Cu
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BTC在膜的形成过程中，具有良好的粘附性，易于修饰，水稳性好。近年来Cu
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BTC的性能和应用倍受关注，尤其在催化领域，它可催化多个有机反应。
[0005]专利CN115047041A公开了一种导电金属有机框架(Cu3(HHTP)2)无酶电化学葡萄糖传感器的制备方法，采用水热法合成Cu3(HHTP)2电极材料，工艺简便，克服了目前基于MOF的无酶电化学传感材料导电性差或者掺杂和热解原始MOF材料会导致表面积减少和结构破坏的缺点。在该项工作中，虽然材料表现出了较高的检测灵敏度，但是检出限有待改善。专利CN114354692A公开了一种无酶葡萄糖传感器电极材料的制备方法和应用，通过静电纺丝的方法将钴基纳米纤维制备出来，再通过煅烧磷化的方法实现掺磷，该方法具有成本较低，所得产物具有较大比表面积，操作简单，检测速度较快等优点，但是抗干扰性能有待提高。专利CN107192753A公开了一种葡萄糖传感电极及其制备方法和应用，其中包括导电玻璃层，复合在所述导电玻璃层表面的Cu2O层，复合在所述Cu2O层表面的Cu
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BTC金属有机骨架材料，该电极具有较高的光电转化效率，将其应用于葡萄糖的检测可有效提高葡萄糖检测的灵敏度，拓宽葡萄糖检测的线性区间，实现较低的检出限，但是抗干扰性能有待提高。
[0006]综上所述，需要找到一种简单高效的方法制备无酶葡萄糖传感器电极材料，同时该材料具有较大的比表面积、较多的活性位点和较好的抗干扰性能，以满足其作为铜基纳米材料在葡萄糖检测中的应用。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种铜基MOF纳米纤维膜及其制法和应用，所要解决的技术问题是该制备方法具有原材料低廉，操作简单，响应快速的优点，同时使得材料具有较高的灵敏度，较低的检出限，较好的抗干扰性能。
[0008]本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案：
[0009]一种铜基MOF纳米纤维膜，其特点在于，由包含下述步骤的方法制备得到：
[0010](1)将聚乙烯醇溶液加入醋酸铜溶液中，形成纺丝溶液；
[0011](2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到铜基纳米纤维膜；
[0012](3)将所述铜基纳米纤维膜在空气气氛下煅烧，得到氧化铜纤维膜；
[0013](4)将所述氧化铜纤维膜与有机配体混合，加入溶剂，水热反应后得到铜基MOF纳米纤维膜。
[0014]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，醋酸铜溶液中醋酸铜的质量分数为15～25％，优选为16％
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23.5％，更优选为22.5％
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23.5％；聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量分数为10～
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12％，优选为10％，醋酸铜水溶液与聚乙烯醇溶液的体积比为1：(1.5:2.5)。
[0015]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，步骤(1)中，所述纺丝溶液中，醋酸铜与聚乙烯醇的质量比为(1.0
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1.2):1，优选为(1.1
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1.2)：1。
[0016]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，步骤(2)所述静电纺丝的过程包括下述步骤：
[0017]将纺丝溶液转移到10mL注射器中进行纺丝，设置流速为0.4～0.45ml/h，高压电压为16～17.5kV，铜网到针头的距离为13～15cm，接收板的转速为30～35r/min，在铜网上获得铜凝胶纤维膜。
[0018]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，步骤(3)中，煅烧温度为300
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420℃，优选为400～420℃，煅烧时间为100min～150min，升温速率为1～2℃/min。
[0019]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，步骤(4)中，所述有机配体和氧化铜纤维膜的摩尔比为(0.4～2.2)：1，优选为(0.8
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2.2)：1，更优选为(2.0
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2.2)：1。
[0020]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，所述有机配体选自均苯三甲酸、对苯二甲酸或均苯四甲酸，优选为均苯三甲酸。
[0021]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，所述溶剂选自甲醇、乙醇或N,N
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二甲基甲酰胺。
[0022]优选的，上述铜基MOF纳米纤维膜中，步骤(4)中，所述水热反应的温度为110℃～140℃，反应时间为8～48h，优选为8～15h，更优选为8～12h。
[0023]本专利技术还提供上述铜基MOF纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包含下述步骤：
[0024](1)将聚乙烯醇溶液加入醋酸铜溶液中，形成纺丝溶液；
[0025](2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到铜基纳米纤维膜；
[0026](3)将所述铜基纳米纤维膜在空气气氛下煅烧，得到氧化铜纤维膜；
[0027](4)将所述氧化铜纤维膜与有机配体混合，加入溶剂，水热反应后得到铜基MOF纳米纤维膜。
[0028]本专利技术还提供一种无酶葡萄糖传感器电极材料，其特征在于，包括上述铜基MOF纳米纤维膜。
[0029]本专利技术还提供一种无酶葡萄糖传感器电极，其特征在于，包括上述电极材料。
[0030]本专利技术还提供上述铜基MOF纳米纤维膜、上述无酶葡萄糖传感器电极材料，或上述无酶葡萄糖传感器电极在葡萄糖检测领域的应用。
[0031]本专利技术的优点是：(1)本专利技术可制备得到自支撑柔性纯MOF纤维膜，比表面积大和孔隙率高，活性位点多，可显著提高其电化学活性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基MOF纳米纤维膜，其特征在于，由包含下述步骤的方法制备得到：(1)将聚乙烯醇溶液加入醋酸铜溶液中，形成纺丝溶液；(2)将纺丝溶液进行静电纺丝，得到铜基纳米纤维膜；(3)将所述铜基纳米纤维膜在空气气氛下煅烧，得到氧化铜纤维膜；(4)将所述氧化铜纤维膜与有机配体混合，加入溶剂，水热反应后得到铜基MOF纳米纤维膜。2.根据权利要求1所述铜基MOF纳米纤维膜，其中，醋酸铜溶液中醋酸铜的质量分数为15～25％；聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇的质量分数为10～12％，醋酸铜水溶液与聚乙烯醇溶液的体积比为1：(1.5:2.5)。3.根据权利要求1或2所述铜基MOF纳米纤维膜，其中，步骤(3)中，煅烧温度为300
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420℃，煅烧时间为100min～150min。4.根据权利要求1
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3任一项所述铜基MOF纳米纤维膜，其中，步骤(4)中，所述有机配体和氧化铜纤维膜的摩尔比为(0.4～2.2)：1。5.根据权利要求1
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4任一项所述铜基MOF纳米纤维膜，其中，所述有机配体选...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹付虎，罗思玲，陈婉仪，王楚湘，倪刚，张传玲，刘娟，周仪，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：