一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)屬于電極材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用，該制備方法具體包括以下步驟：首先通過(guò)將碳納米管懸浮液和納米二氧化鈦膠體的混合液均勻的滴涂在活化的空白電極表面，烘干后置于對(duì)氨基苯磺酸水溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安聚合，聚合完成后晾干，即得以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料，本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制備的納米復(fù)合材料電子運(yùn)輸性能好且能夠有效的避免二氧化鈦較快的光生電子-空穴復(fù)合，具有高的選擇性和靈敏度。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)制備的納米復(fù)合材料在生物分子分離測(cè)定中具有廣闊的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法及應(yīng)用
本專(zhuān)利技術(shù)涉及復(fù)合材料的制備方法，特別涉及一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，屬于電極材料

技術(shù)介紹
二氧化鈦納米材料因具有比表面積大、光吸收性好、分散性好、無(wú)毒性、化學(xué)穩(wěn)定性高和較高的光生電子-空穴對(duì)氧化還原電位等特點(diǎn)，而被廣泛作為光、電催化劑應(yīng)用于有機(jī)染料等有毒物質(zhì)的光催化和光降解、構(gòu)建生物傳感器和制備新能源材料等領(lǐng)域。但二氧化鈦的催化能力受粒子的聚集和快的光生電子-空穴對(duì)復(fù)合的限制。周等人(K.F.Zhou,Y.H.Zhu,X.L.Yang,X.Jiang,C.Z.Li,Preparationofgraphene–TiO2compositeswithenhancedphotocatalyticactivity,NewJ.Chem.35(2011)353–359)以石墨烯、碳納米管等作為支撐材料制備的二氧化鈦納米復(fù)合材料可有效避免二氧化鈦納米粒子的聚集，從而增強(qiáng)其催化性能，但光生電子-空穴對(duì)的快速?gòu)?fù)合仍然無(wú)法避免。現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少光生電子-空穴對(duì)的復(fù)合率，制備出了表面沉積CdS等半導(dǎo)體納米顆粒的二氧化鈦納米復(fù)合材料，但該復(fù)合材料電子運(yùn)輸性能往往會(huì)有所降低。以上復(fù)合材料的制備過(guò)程中，或直接引入二氧化鈦，或采用機(jī)械研磨方法得到納米復(fù)合材料，在應(yīng)用于電極材料時(shí)，該制備方法繁瑣。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中二氧化鈦納米復(fù)合材料的合成過(guò)程無(wú)法避免二氧化鈦較快的光生電子-空穴復(fù)合的缺點(diǎn)，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，該方法制備的二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的表面沉積一層對(duì)氨基苯磺酸聚合物膜，電子運(yùn)輸性能好且能夠有效的避免二氧化鈦較快的光生電子-空穴復(fù)合，具有高的選擇性和靈敏度。本專(zhuān)利技術(shù)為了實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：（1）將0.5mg/mL的碳納米管懸浮液和0.074mmol/mL的納米二氧化鈦膠體按體積比3.5:1-5:1混合均勻后得混合液，將5-8μL混合液均勻的滴涂在活化的空白電極表面，放在紅外燈下烘干；（2）將烘干后的電極置于2mmol/L的對(duì)氨基苯磺酸水溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安聚合，聚合條件為：電位區(qū)間-1.5-2.5V，掃描速度為100mV/s，靈敏度為100μA，等待時(shí)間2s，聚合圈數(shù)為8圈，聚合完成后晾干，即得以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料。進(jìn)一步的，步驟（1）中，所述碳納米管懸浮液的制備方法為：稱(chēng)取0.02g碳納米管置于40mL無(wú)水乙醇中，置于超聲振蕩儀中超聲處理4h即可。進(jìn)一步的，步驟（1）中，所述納米二氧化鈦膠體的制備方法為：在磁力攪拌下向盛有20mL無(wú)水乙醇的燒杯中滴加1mL鈦酸四正丁酯，攪拌15-30s；用酸式滴定管緩慢滴入20mL0.2mol/L的稀硝酸，滴速為1滴/s；滴完后，繼續(xù)攪拌30min，然后將燒杯放置于25-40℃恒溫箱中陳化24h后即可。進(jìn)一步的，步驟（1）中，空白電極的制備方法為：將玻碳電極拋光后用二次水沖洗，并在二次水中超聲震蕩3min，然后在無(wú)水乙醇中超聲震蕩3min，最后置于二次水中超聲震蕩3min，晾干即得空白電極。上述空白電極的活化條件為：將空白電極置于1mol/L硫酸中，在電位區(qū)間為-0.6-1.2V，掃面速度為100mV/s條件下，采用循環(huán)伏安法掃10圈。本專(zhuān)利技術(shù)制備的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料為以電極為基底，聚對(duì)氨基苯磺酸均勻沉積在二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料表面。本專(zhuān)利技術(shù)還提供了一種聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料在生物分子分離測(cè)定中的應(yīng)用。進(jìn)一步的，所述聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料在抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)成分的分離測(cè)定。本專(zhuān)利技術(shù)在二氧化鈦和碳納米管復(fù)合材料的制備基礎(chǔ)上，首先通過(guò)溶膠-凝膠法制備納米二氧化鈦膠體，采用滴涂法將二氧化鈦和碳納米管混合液滴在玻碳電極表面，最后通過(guò)電化學(xué)方法，在二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的表面沉積一層對(duì)氨基苯磺酸聚合物膜，由于聚對(duì)氨基苯磺酸是一種具有離子交換性能的導(dǎo)電聚合物，在其氨基的對(duì)位有磺酸基，存在位阻效應(yīng)和強(qiáng)烈的吸電子效應(yīng)，可以有效抑制二氧化鈦電子-空穴的復(fù)位，延長(zhǎng)電子-空穴的存在時(shí)間。另外，氨基苯磺酸二聚體可與碳納米管側(cè)壁存在的大量高度離域的π電子體系通過(guò)π-π鍵共軛作用形成大的共軛體系，促進(jìn)聚合物內(nèi)部的電子轉(zhuǎn)移。所合成的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料對(duì)底物的催化作用表現(xiàn)出較強(qiáng)的協(xié)同效應(yīng)，在抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)等成分的分離測(cè)定分析中，表現(xiàn)出了具有較高的選擇性和靈敏度。本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及有益效果為：1.采用溶膠-凝膠法和電聚合的方式，通過(guò)聚對(duì)氨基苯磺酸包覆碳納米管、納米二氧化鈦形成的納米復(fù)合材料，相互協(xié)同，電催化活性高，能夠有效的避免二氧化鈦較快的光生電子-空穴復(fù)合。2.本專(zhuān)利技術(shù)制備的以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料，具有高的選擇性和靈敏度，能夠?qū)Χ喾N生物分子進(jìn)行分離測(cè)定。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例1制備的碳納米管材料膜的掃描電鏡圖。圖2為實(shí)施例1制備的TiO2/碳納米管復(fù)合材料膜的掃描電鏡圖。圖3為實(shí)施例1制備的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管復(fù)合材料的掃描電鏡圖。圖4為效果實(shí)施例1的不同材料修飾的電極在尿酸(UA)溶液的循環(huán)伏安圖。其中，a空白電極、b碳納米管修飾電極、c實(shí)施例1制備的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料修飾電極。圖5為效果實(shí)施例2的不同材料修飾的電極在1mmol/L的鐵氰化鉀和亞鐵氰化鉀溶液中的循環(huán)伏安圖。其中a空白電極、b碳納米管修飾電極、c聚合對(duì)氨基苯磺酸修飾電極、d納米二氧化鈦/碳納米管修飾電極、e聚對(duì)氨基苯磺酸/納米二氧化鈦/碳納米管修飾電極。圖6為效果實(shí)施例3的納米復(fù)合材料在改變AA和UA濃度的溶液中差分脈沖曲線圖。其中，AA濃度依次為0.25×10-3mol/L,0.50×10-3mol/L,0.75×10-3mol/L,1.00×10-3mol/L,1.25×10-3mol/L，1.5×10-3mol/L；UA的濃度依次為0.5×10-5mol/L,1.5×10-5mol/L,2.5×10-5mol/L,4.0×10-5mol/L,5.0×10-5mol/L,6.0×10-5mol/L。圖7為效果實(shí)施例4的納米復(fù)合材料在固定AA、UA，改變DA濃度的溶液中差分脈沖曲線圖。其中，AA濃度為0.4×10-3mol/L；UA濃度為1.0×10-5mol/L；DA的濃度依次為1.0×10-5mol/L，2.0×10-5mol/L,3.0×10-5mol/L，4.0×10-5mol/L，5.0×10-5mol/L，6.0×10-5mol/L，7.0×10-5mol/L。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)作進(jìn)一步描述。所用原料均為試劑公司購(gòu)買(mǎi)，分析純以上。試劑的制備及電極材料預(yù)處理：1.磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的配制分別稱(chēng)取11.4本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將0.5mg/mL的碳納米管懸浮液和0.074mmol/mL的納米二氧化鈦膠體按照體積比3.5:1?5:1混合均勻后得混合液，將5?8μL混合液均勻的滴涂在活化的空白電極表面，放在紅外燈下烘干；（2）將烘干后的電極置于2mmol/L的對(duì)氨基苯磺酸水溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安聚合，聚合條件為：電位區(qū)間?1.5?2.5V，掃描速度為100mV/s，靈敏度為100μA，等待時(shí)間2s，聚合圈數(shù)為8圈，聚合完成后晾干，即得以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將0.5mg/mL的碳納米管懸浮液和0.074mmol/mL的納米二氧化鈦膠體按照體積比3.5:1-5:1混合均勻后得混合液，將5-8μL混合液均勻的滴涂在活化的空白電極表面，放在紅外燈下烘干；（2）將烘干后的電極置于2mmol/L的對(duì)氨基苯磺酸水溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安聚合，聚合條件為：電位區(qū)間-1.5-2.5V，掃描速度為100mV/s，靈敏度為100μA，等待時(shí)間2s，聚合圈數(shù)為8圈，聚合完成后晾干，即得以電極為基底的聚對(duì)氨基苯磺酸/二氧化鈦/碳納米管納米復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述碳納米管懸浮液的制備方法為：稱(chēng)取0.02g碳納米管置于40mL無(wú)水乙醇中，置于超聲振蕩儀中超聲處理4h即可。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述納米二氧化鈦膠體的制備方法為：在磁力攪拌下向盛有20mL無(wú)水乙醇的燒杯中滴加1mL鈦酸四正丁酯，攪拌15-30s；用酸式滴...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李國(guó)寶，張穎，楊秋霞，杜傳虎，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：濟(jì)南大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：山東;37