[发明专利]一种水滑石碳纸复合材料的制备方法及其作为生物传感器的应用

权利要求书

1.一种水滑石碳纸复合材料，其特征在于，该复合材料是以碳纸为基底材料，先在碳纸表面沉积AlOOH薄层，再经过原位生长的方法，在碳纸表面生长出多孔水滑石薄膜；所述的多孔水滑石薄膜由垂直于碳纸表面的水滑石片组成，多孔水滑石薄膜的厚度范围是0.1-1μm，水滑石片之间的水平距离为5-300nm；所述的水滑石片是由二价金属阳离子、铝离子和氢氧根以共价键构成八面体，通过共边形成片状结构，水滑石片的厚度范围是5-35nm，径向尺寸范围是10-300nm。

2.根据权利要求1所述的一种水滑石碳纸复合材料，其特征在于，所述的水滑石片的化学组成为[M²⁺_1-βAl³⁺_β(OH)₂]^β+；M²⁺代表二价金属阳离子Ni²⁺、Co²⁺中的一种，较佳的为Ni²⁺；1-β和β分别为二价金属阳离子、Al³⁺的物质的量分数，且0.2≤β≤0.4；β⁺为水滑石片所带正电荷量。

3.一种水滑石碳纸复合材料的制备方法，其特征在于，其具体操作步骤为：

1)将碳纸依次浸入乙醇、丙酮、二次水中分别超声清洗15-30分钟，在常温下自然晾干；

2)然后将碳纸浸入到AlOOH胶体溶液中，5-15分钟后取出，用N₂吹干，完成一层AlOOH的沉积；

3)重复步骤2)操作5-60次，在碳纸表面沉积不同厚度的AlOOH薄层；

4)将表面沉积AlOOH薄层的碳纸浸入到反应底液中，密封，升温到65-95℃，16-36小时后取出，乙醇淋洗，50-60℃干燥，即得水滑石碳纸复合材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的AlOOH胶体溶液的制备方法为：按照异丙醇铝与去离子水质量比为1/9-1/12的比例将异丙醇铝溶于去离子水中，70-90℃下搅拌15-45分钟；使用1-3mol/L的HNO₃水溶液调节pH至3-4，70-90℃下搅拌1-4小时，然后在45-60℃下干燥得到固体AlOOH，研磨成粉状；按照AlOOH与去离子水质量比为1/17-1/20的比例溶解，于80-90℃下搅拌30-120分钟，然后逐滴加入1-3mol/L的HNO₃水溶液，调节pH至1-4，即得乳白色半透明的AlOOH胶体溶液。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述的反应底液的配制方法为：按照二价金属阳离子与NH₄NO₃摩尔比为1/5-1/8的比例将可溶二价金属盐和NH₄NO₃溶于去离子水中，NH₄NO₃的浓度为1-3mol/L；最后用1-3mol/L的氨水调节pH至5-7，即得反应底液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的二价金属阳离子选自Ni²⁺、Co²⁺中的一种。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的可溶二价金属盐选自硝酸钴、硝酸镍中的一种。

8.根据权利要求5所述的方法制备得到的水滑石碳纸复合材料作为生物传感器的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的生物传感器为电化学无酶传感器。