[发明专利]一种银纳米片-石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种银纳米片-石墨烯复合材料的制备及其在电化学检测领域的应用。

背景技术

过氧化氢、水合肼和亚硝酸盐都是会对人体健康产生影响的物质，因此，对这些物质的分析检测具有重要的意义。在各种检测方法中，电化学检测是一种常用的方法。虽然对过氧化氢、水合肼和亚硝酸盐的电化学检测已经有文献报道（Zhao,B.et al.,Electrochemistry Communications,2009,11，1707-1710；Miao,P.et al.,Analytical and bioanalytical chemistry,2011,399,2407-2411；Wang,G.et al.,Electrochemistry Communications,2009,11631-634），但是发展一种稳定性高、选择型好、敏感度高的电化学检测材料仍然是电化学检测面临的难题。

石墨烯作为一种二维材料，因具有较大的比表面积、优异的导电性能、高的机械强度以及易于功能化等特征，已经成为复合材料和电化学检测领域的新型材料。优异的导电性以及大的比表面积使其成为理想的催化剂载体。目前已经实现在石墨烯上负载铂、金、钯及银等金属材料纳米颗粒，但是，在石墨烯载体上对金属形貌的控制还很难实现。

银因其特殊的光学和电化学性能，受到人们广泛的关注。据文献报道，银是一种结构敏感型的催化剂，即，银纳米材料的性能与材料的形貌和大小有关。例如Blizanac,B.et al.,The Journal of Physical Chemistry B,2006,110,4735-4741报道，在碱性环境中，银催化氧气还原反应的速率按照下面的顺序递增：(100)、(111)、(110)。目前，已有文献报道合成出各种银的形貌，包括银纳米立方块、纳米条、纳米线和纳米片等，其中，银纳米片由于其特殊的性能一直吸引着研究者的关注。

文献Mirkin,C.A.et al.,Science,2001,294,1901-1903报道利用光诱导的方法合成“游离”银纳米片，但是这种方法反应慢、产率低、操作繁琐；文献Mirkin,C.A.et al.,Advanced materials,2005,17,412-415;Yin,Y.et al.,Journal of the American Chemical Society,2011,133,18931-18939）采用化学还原法合成“游离”银纳米片的方法，是一种反应快、产率高、简单易操作的方法。虽然合成“游离”银纳米片的方法已经成熟，但是在基底上负载银纳米片还未见报道。文献Christopher,P.et al.,ChemCatChem,2010,2,78-83报道了一种采用浸渍的方法负载银，其采用含有银的溶液浸泡α-氧化铝，干燥之后，即可得到负载银,但这种方法得到的材料银片和基底之间的结合很弱，银片的形貌很不稳定。目前在石墨烯上负载银纳米片的方法还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种银纳米片-石墨烯复合材料及其制备方法以及将该材料用作电化学检测材料

银纳米片-石墨烯复合材料的具体制备方法如下：

A.将聚乙烯亚胺溶液与氧化石墨烯混合，混合溶液中聚乙烯亚胺与氧化石墨烯的质量比为2.5-5：1，将混合液移入聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，在60-100℃条件下反应1-6h，用去离子水水洗，得到石墨烯；再将该石墨烯超声分散于水中，配成石墨烯含量为24-50μg/ml的胶体溶液。所述的聚乙烯亚胺溶液是质量百分含量为40-50%的溶液。

B.在20-30℃条件下，依次向步骤A得到的石墨烯胶体溶液中加入硝酸银、柠檬酸钠、过氧化氢和硼氢化钠得到混合溶液，混合溶液中硝酸银含量为10-25μg/ml，柠檬酸钠含量为70-120μg/ml，过氧化氢含量为500-1200μg/ml，硼氢化钠含量为20-60μg/ml，将该混合溶液于20-30℃避光条件下搅拌反应5-60min，离心分离，去除上清液，得到银纳米片-石墨烯复合材料。

对得到的材料进行表征，结果见图1，由图1可以看出反应得到的银纳米片石墨烯复合材料是由银纳米片均匀负载在石墨烯表面组成的，石墨烯上负载的银呈现出三角形和六边形片状结构，片大小在50-200nm范围。得到的银片的负载率为10%-40%。

以银纳米片-石墨烯复合材料修饰的电极直接用于电化学检测，检测结果如下：