一种血晶素金属有机框架-石墨烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种血晶素金属有机框架

【技术实现步骤摘要】
一种血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及气敏材料
，具体涉及一种血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]呼出气一氧化氮(Fractional concentration ofExhaled Nitric Oxide,FeNO)是一种典型气道炎症疾病的生物标志物。医学证据表明，有患病可能的患者呼气中NO含量通常超过50ppb(Parts PerBillion,十亿分之一)，因而对病人进行FeNO浓度检测是无损伤诊疗炎性呼吸道疾病的一种重要方法，在无创疾病诊断领域具有重要意义。到目前为止，为了实现对目标气体分子的高灵敏度和高选择性，已经开发了多种气体检测手段，如质谱法、气相色谱法和表面增强拉曼散射(SERS)技术，它们都依赖于笨重的仪器，费用高昂，难以满足便捷诊断和治疗的需求。化学电阻式气体传感器由于其制备方法简易、成本低廉等优势而在近些年受到了医疗传感领域的关注。然而，现有化学电阻式一氧化氮传感器主要为金属氧化物(MOS)基材料，大多都有着高操作温度(＞100℃)、低灵敏度、差选择性、慢响应等各种缺点，可达到FeNO诊断要求的室温下电阻式NO传感器报道极少。因此，开发一种可室温下检测限达到50ppb，且具有高选择性的化学电阻式一氧化氮传感材料对目前的检测需求而言仍是亟待解决的重难点。
[0003]天然金属卟啉之一的血晶素(Fe(III)
‑
protoporphyrin IX，hemin)分子内的铁卟啉上中间螯合的铁离子可作为活性位点(Fe(III)
‑
N4)与与NO分子有高效的选择性的相互作用产生电荷转移。但大部分的血晶素以晶体形式存在，某一血晶素分子Fe
‑
N4的活性中心会被另一血晶素分子的羧基氧所占据，无法与NO发生相互作用。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料，其灵敏度高，制备简单且成本低廉，能够室温下达到人体呼出气一氧化氮气体的检测要求，在疾病无创诊疗领域具有较大的应用前景。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料，由金属有机框架和氧化石墨烯通过π
‑
π相互作用复合在一起；
[0007]所述金属有机框架的有机配体分子为血晶素，配位金属离子为钴、镍、铜、锌中的至少一种。
[0008]本专利技术中的血晶素是一种天然的金属卟啉衍生物，其通过分子上的多羧基与过渡金属离子配位形成金属
‑
血晶素MOF，有利于抑制血晶素分子间自聚集现象，且与石墨烯的复合有利于电子的传导，极大地提高了材料对一氧化氮的检测效果，具有强选择性、高灵敏度、低功耗、高稳定性的特点。复合材料可应用于柔性电子器件，一定弯曲程度下保持其对
一氧化氮的高性能检测。
[0009]此外，血晶素金属有机框架结构中共轭π结构以及不饱和金属位点可与还原氧化石墨烯(rGO)主体发生π
‑
π相互作用，为制备高导电性复合材料提供了可能，这极大地拓展了金属有机框架在化学电阻式一氧化氮传感方面的应用。
[0010]优选地，所述血晶素和氧化石墨烯的质量比为100：(0.1
‑
15)；进一步优选地，所述血晶素和氧化石墨烯的质量比为100：(0.1
‑
10)。
[0011]优选地，所述金属有机框架由包括以下步骤的制备方法制备得到：
[0012]将配位金属硝酸盐、血晶素溶解在醇溶液中，搅拌，得到所述金属有机框架。
[0013]优选地，所述配位金属硝酸盐选自Ni(NO3)2·
6H2O、Cu(NO3)2·
6H2O、Zn(NO3)2·
6H2O、Co(NO3)2·
6H2O中的至少一种。
[0014]优选地，所述配位金属硝酸盐与血晶素的摩尔比为(0.5
‑
30)：1；进一步优选地，所述配位金属硝酸盐与血晶素的摩尔比为(1
‑
25)：1。
[0015]优选地，所述搅拌的时间为2
‑
8h。
[0016]本专利技术第二方面提供了一种所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0017]将金属有机框架分散在醇溶液中，再加入氧化石墨烯，超声，回流反应后转移至高压釜内进一步反应，反应后得到所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料。
[0018]优选地，所述回流反应的温度为70
‑
180℃；进一步优选地，所述回流反应的温度为100
‑
140℃；再进一步优选地，所述回流反应的温度为110
‑
130℃。
[0019]优选地，所述回流反应的时间为3
‑
12h；进一步优选地，所述回流反应的时间为8
‑
12h；再进一步优选地，所述回流反应的时间为9
‑
11h。
[0020]优选地，所述超声的时间为5
‑
10min。
[0021]优选地，在所述高压釜内反应的温度为100
‑
200℃；进一步优选地，在所述高压釜内反应的温度为100
‑
140℃；再进一步优选地，在所述高压釜内反应的温度为110
‑
130℃。
[0022]优选地，在所述高压釜内反应的时间为2
‑
8h。
[0023]优选地，在所述高压釜内反应后，取出，使用冲洗试剂进行冲洗；所述冲洗试剂选自N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)、丙酮、无水乙醇和去离子水中的至少一种。
[0024]本专利技术第三方面提供了所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料在检测一氧化氮气体中的应用。
[0025]本专利技术第四方面提供了一种一氧化氮传感器，包括：
[0026]电极；
[0027]所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料；所述血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料设置在所述电极表面。
[0028]优选地，所述一氧化氮传感器还包括测量电路，连接所述电极，用于检测在室温下电极对一氧化氮气体所产生的电导变化，进而测得一氧化氮气体含量。
[0029]优选地，所述电极包括陶瓷基底和柔性基底中一种。
[0030]优选地，所述电极表面血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料的负载量为0.5
‑
2mg/cm2。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0032](1)本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料，其特征在于，由金属有机框架和氧化石墨烯通过π
‑
π相互作用复合在一起；所述金属有机框架的有机配体分子为血晶素，配位金属离子为钴、镍、铜、锌中的至少一种。2.根据权利要求1所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料，其特征在于，所述血晶素和氧化石墨烯的质量比为100：(0.1
‑
15)。3.根据权利要求1所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料，其特征在于，所述金属有机框架由包括以下步骤的制备方法制备得到：将配位金属硝酸盐、血晶素溶解在醇溶液中，搅拌，得到所述金属有机框架。4.根据权利要求3所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料，其特征在于，所述配位金属硝酸盐与血晶素的摩尔比为(0.5
‑
30)：1。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的血晶素金属有机框架
‑
石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将金属有机框架分散在醇溶液中，再加入氧化石墨烯，超声，回流反应后转移至高压釜内进一步反应，反应后得到所述的血...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耀，李魏然，周国富，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：