一种基于二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种二维镍卟啉MOF材料的制备方法，所述方法包括：将镍卟啉(Ni

【技术实现步骤摘要】
一种基于二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于电化学分析
，具体涉及一种基于镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]对硝基苯酚是一类常见的化学工业原料，具有化学稳定性高、生物降解性低、毒性大等特点。在工业处理的过程中，往往伴随着分解不充分和残留的特点，因此需要对处理后的废水中的对硝基苯酚进行检测。研究人员常采用液相色谱法、高效液相色谱术、超高压液相色谱、毛细管电泳、分光光度计、荧光法检测水中的对硝基苯酚，但是现有的这些方法不仅仅需要专业的研究人员进行操作，而且检测成本以及检测的时间较长。目前，电化学检测方法因其具有的高灵敏度、选择性、快速响应和易于操作等优点而备受欢迎。

技术实现思路

[0004]为了克服上述问题，本专利技术提供了一种基于镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极及其制备方法与应用。本专利技术中二维镍卟啉MOF能够催化对硝基苯酚氧化成亚硝基苯酚，进而产生电化学信号，从而实现对硝基苯酚的即时检测。
[0005]为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术的第一个方面，提供一种二维镍卟啉MOF材料的制备方法，所述方法包括：将镍卟啉(Ni
‑
TCPP)、三氟乙酸(TFA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、二价铜盐置于乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶液中，在70000℃下进行溶剂热反应，制得二维镍卟啉MOF材料。
[0007]本专利技术的第二个方面，提供上述制备方法制备的二维镍卟啉MOF材料。
[0008]本专利技术的第三个方面，提供一种基于二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极的制备方法，所述方法包括：
[0009]S1、将HAuCl4溶液与壳聚糖溶液混合后，制备CS Au(III)前体溶液；
[0010]S2、将S1中制备的前体溶液涂覆在PI膜表面，利用激光直写设备制得石墨烯电极；
[0011]S3、将上述第二方面提供的二维镍卟啉MOF材料分散于乙醇中，取适量溶液滴加到S2中制备的石墨烯电极上，自然干燥后即得二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极。
[0012]本专利技术的第四个方面，提供上述制备方法制备的二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极。
[0013]本专利技术的第五个方面，提供上述二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极用于定量检测水溶液中的对硝基苯酚的浓度。
[0014]本专利技术的第六个方面，提供一种定量检测水溶液中的对硝基苯酚的方法，所述方
法包括：
[0015]将不同浓度的对硝基苯酚溶液滴加到上述二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极上，反应203min后，通过电化学检测其在0.40
‑
0.8V循环伏安曲线(CV)的响应电流值和/或0.40
‑
0.3V的差分脉冲伏安曲线(DPV)的响应电流值，得到响应电流与浓度的线性关系式；
[0016]将待检测样品溶液滴加到上述二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极上，反应203min后，通过电化学检测其在0.40
‑
0.8V循环伏安曲线(CV)的响应电流值和/或0.40
‑
0.3V的差分脉冲伏安曲线(DPV)的响应电流值，将响应电流值带入响应电流与浓度的线性关系式中，得到水溶液中对硝基苯的浓度。
[0017](1)本专利技术制备的二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极合成方法简单，原料廉价易得。将其应用于废水中对硝基苯酚的检测，检测线性范围大、灵敏度高、响应速度快、检测限低、特异性强，同时可以进行循环使用。
[0018](2)本专利技术的检测方法不需要专业的研究人员进行操作，检测方法简单、成本低。
附图说明
[0019]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0020]图1为本专利技术实施例1中制备的二维镍卟啉MOF材料的SEM图片；
[0021]图2为本专利技术实施例3中石墨烯电极检测水溶液中对硝基苯酚的循环伏安曲线(CV图)，图2中的小图为局部放大图；
[0022]图3为本专利技术实施例3中二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极检测水溶液中对硝基苯酚的循环伏安曲线(CV图)，图3中的小图为局部放大图；
[0023]图4为本专利技术实施例3中二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极的结构及对硝基苯酚的催化传感机理图；
[0024]图5为本专利技术实施例4中二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极检测不同浓度的对硝基苯酚在0.40
‑
0.8V循环伏安曲线(CV图)，图5中小图为CV线性方程；
[0025]图6为本专利技术实施例4中二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极检测不同浓度的对硝基苯酚在0.40
‑
0.3V的差分脉冲伏安曲线(DPV图)，图6中小图为DPV线性方程；
[0026]图7为实施例5中二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极循环使用图。
具体实施方式
[0027]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0028]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0029]本专利技术的第一种典型实施方式，提供一种二维镍卟啉MOF材料的制备方法，所述方法包括：将镍卟啉(Ni
‑
TCPP)、三氟乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、二价铜盐置于乙醇和N,N
‑
二甲基
甲酰胺的混合溶液中，在70000℃下进行溶剂热反应，制得二维镍卟啉MOF材料。
[0030]在一种或多种实施方式中，所述二价铜盐为硝酸铜、氯化铜、醋酸铜中的一种，优选为三水硝酸铜。
[0031]在一种或多种实施方式中，所述镍卟啉、三氟乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、二价铜盐的质量比为：14016:1500160:20030:507，优选为15:153:25:6。
[0032]在一种或多种实施方式中，所述乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积比为1:204，优选为1:3。
[0033]在一种或多种实施方式中，所述二价铜盐在乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶液中的浓度为13％017％，优选为15％。
[0034]在一种或多种实施方式中，所述溶剂热的温度为80℃；反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维镍卟啉MOF材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：将镍卟啉(Ni
‑
TCPP)、三氟乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、二价铜盐置于乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶液中，在70～90℃下进行溶剂热反应，制得二维镍卟啉MOF材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二价铜盐为硝酸铜、氯化铜、醋酸铜中的一种，优选为三水硝酸铜；或，所述镍卟啉、三氟乙酸、聚乙烯吡咯烷酮、二价铜盐的质量比为：14～16:150～160:20～30:5～7，优选为15:153:25:6；或，所述乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积比为1:2～4，优选为1:3；或，所述二价铜盐在乙醇和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶液中的浓度为13％～17％，优选为15％；或，所述溶剂热的温度为80℃；反应的时间为4～6h，优选为5h；或，所述溶剂热反应完成后，冷却至室温，经离心、乙醇洗涤、真空干燥后的二维镍卟啉MOF材料；优选的离心的功率为6000～8000r/min，进一步优选为7000r/min；所述乙醇洗涤的次数为4～6次，进一步优选为5次；所述真空干燥的温度为40～60℃，优选为50℃；时间为7～9h，优选为8h。3.权利要求1～2任一项所述的制备方法制备的二维镍卟啉MOF材料。4.一种基于二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极的制备方法，其特征在于，所述方法包括：S1、将HAuCl4溶液与壳聚糖溶液混合后，制备CS Au(III)前体溶液；S2、将S1中制备的前体溶液涂覆在PI膜表面，利用激光直写设备制得石墨烯电极；S3、将权利要求3中所述的二维镍卟啉MOF材料分散于乙醇中，取适量溶液滴加到S2中制备的石墨烯电极上，自然干燥后即得二维镍卟啉MOF修饰的石墨烯电极。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述HAuCl4溶液的制备方法为：将HAuCl4溶解于1mol/L HCl中，所述HAuCl4溶液的浓度为15～25mmol/L，优选为20mmol/L；或，所述壳聚糖溶液为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张光耀，喻琨，安德鲁，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：