一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种CD@Mn
‑
MOF复合材料修饰电极检测过氧化氢的方法


[0001]本专利技术属于电化学检测
，具体涉及一种
CD@Mn
‑
MOF
复合材料修饰电极检测过氧化氢的方法
。

技术介绍

[0002]H2O2是一种重要的分子，它不仅在生物系统中用作介体也是许多领域中的氧化剂，如食品安全
、
环境监督
、
临床应用等，并且是一种重要的微量气体，在对流层中发挥着重要作用
。H2O2的测定在酶反应中非常重要，痕量
H2O2的检测在临床和环境应用中也具有相当重要的意义
。
在现有技术中，各种方法，例如滴定，色谱，光谱，和电化学已成功地用于检测
H2O2。 在过去的几十年里，基于酶的电化学生物传感器由于其高灵敏度和优异的选择性而受到越来越多的研究
。
然而，基于酶的电化学生物传感器通常具有复杂
、
昂贵并且对
pH
和温度依赖性强等缺点
。
非酶电化学生物传感器由于其高灵敏度
、
无
pH
严格要求
、
长期稳定性和快速响应性，被认为是检测
H2O2的非常有前途的候选材料
。
近年来，过渡金属
、
过渡金属氧化物或氢氧化物以及碳基材料作为非酶促
H2O2传感器的活性材料被广泛研究
。
但是，虽然高性能
H2O2传感器得到了快速开发，但它们的应用受到低毒性低
、
操作稳定性差或电子导电性有限的限制
。
为了解决这些问题，开发新的高性能
H2O2检测电极材料至关重要
。
[0003]MOF
是一种由有机配体与无机金属离子或金属簇构建的多孔晶体材料，因其具有高比表面积
、
高孔隙度
、
高化学和热稳定性等优点而走入了研究者的视野，并在传感
、
吸附
、
分离
、
储能等领域都得到了广泛的研究和应用
。
其中
2D
金属
‑
有机框架（
MOF
）由于其层状结构，具有许多独特的物理化学性质，如显著的电子传输能力
、
大的表面积和表面上高密度的可接近活性位点已经被广泛探索
。2D MOF
的这些优点使其可以作为电化学传感器的电极催化材料
。 本专利技术用溶剂热法在
160℃
的条件下，制得了层状二维
Mn
‑
MOF
，并通过一锅法制备了复合材料
CD@Mn
‑
MOF, 电镜扫描，
PXRD、
热重分析
、XPS、
循环伏安法
、EIS
等手段对该材料进行了表征
。
实验证明，该
CD@Mn
‑
MOF
复合材料可以检测水溶液中的过氧化氢，并且具有良好的抗干扰性能和灵敏性，通过专利技术实验也说明，将碳量子点与
MOF
进行复合，是很好的提高
MOF
材料性能的方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种
CD@Mn
‑
MOF
复合材料修饰电极检测过氧化氢的方法
。
[0005]一
、CD@Mn
‑
MOF
制备将
1,3,5
‑
三咪唑基苯，对苯二甲酸，醋酸锰溶解于乙醇和蒸馏水的混合溶剂中，加入碳量子点溶液，经超声后完全溶解，在
3h
内加热至
130~150℃
然后在
48
‑
72h
内匀速降至室温，洗涤后过滤得到
CD@Mn
‑
MOF。
其中，
1,3,5
‑
三咪唑基苯，对苯二甲酸，醋酸锰的的摩尔比为
1:1:1~1:3:3。Mn
‑
MOF
的制备方法除不加入碳量子点溶液以外，其与步骤同
CD@Mn
‑
MOF
的制备
。
[0006]碳量子点溶液的制备方法为：
1mmol
尿素和
3mmol
乙二胺溶解于
10ml
去离子水中，
经超声
5 min
后完全溶解，放入密封的
23.0 mL
特氟隆内衬高压釜中，放置于恒温干燥箱中在
140℃
保温
6h
后自然冷却至室温，得棕黄色碳量子点溶液
。
醋酸锰与碳量子点溶液的质量体积比为
0.2~1 mg /
μ
L。
[0007]二
、CD@Mn
‑
MOF
的结构
1、
结构特征与组成单晶
X
射线衍射分析表明该
Mn
‑
MOF
属于三斜晶系位于
P
‑1空间群
。
如图
1a
所示，最小不对称单元包括个1个
Mn
（Ⅱ）离子，1个
1,3,5
‑
三咪唑基苯和3个配位
H2O
分子
、2
个游离水分子和一分子结晶对苯二甲酸
。
中心金属
Mn
与周围的氧和氮形成了六配位的六面体构型（如图
1b
）其中
O6、O7、N2、N6
构成了八面体的平面，
N4
，
O5
构成了八面体的轴向位置，配位原子分别是来源于三个
1,3,5
‑
三咪唑基苯的氮和三个
H2O
分子中的氧
。Mn
‑
O
键的键长从
2.1741
（
10
）
Å
至
2.2087
（9）
Å
，
Mn
‑
N
键的键长从
2.2004
（
11
）
Å
到
2.2850
（
11
）
Å
。
为了简化
Mn
‑
MOF
的晶体结构，我们通过拓扑方式对
Mn
‑
MOF
进行了分析，金属
Mn
作为节点，
1,3,5
‑
三咪唑基苯作为连接体，形成
2D
片材结构
Mn
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
CD@Mn
‑
MOF
复合材料修饰电极检测过氧化氢的方法，包括以下步骤：（1）
CD@Mn
‑
MOF
制备将
1,3,5
‑
三咪唑基苯，对苯二甲酸，醋酸锰溶解于乙醇和蒸馏水的混合溶剂中，加入碳量子点溶液，经超声后完全溶解，加热至
130~150℃
然后在
48
‑
72h
内匀速降至室温，冷却至室温，洗涤后过滤得到
CD@Mn
‑
MOF
复合材料；（2）复合材料修饰电极的制备将
CD@Mn
‑
MOF
复合材料分散于水中，再加入导电粘合剂
Nafion
膜溶液，乙醇溶液进行超声分散，取分散后的溶液滴涂在打磨抛光后的玻碳电极表面，空气中自然蒸干，得到复合材料修饰电极；（3）过氧化氢的检测以铂片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，复合材料修饰电极为工作电极，
pH
为9的
PBS
缓冲溶液为电解液，将
H2O2溶液加入
PBS
缓冲溶液中，在固定电位为
0.8V
下，通过恒电位计时电流测试法检测，得到电流值，利用
H2O2浓度和电流值的线性关系，定量检测得到
H2O2的浓度；过氧化氢浓度和电流值的线性关系如下：过氧化氢浓度在
0.1mM~1.6mM
的线性范围，
H2O2浓度和相应的电流值显示出良好的线性关系，线性关系为

【专利技术属性】
技术研发人员：邓哲鹏，孙银霞，韩文玉，孙豫，王建军，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：