[发明专利]一种可用于无酶葡萄糖传感器的梭子状形貌的Co3O4纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器材料制备领域，具体涉及一种可用于无酶葡萄糖传感器的梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料的制备方法。

背景技术

葡萄糖是人体内血糖的主要成分，为人体的活动提供主要的能量来源。人体在健康情况下，体内的葡萄糖需要维持在一定的浓度范围之内，而由高血糖造成的糖尿病对人体健康产生的危害愈加严重，所以快速有效的对血糖含量进行监测对糖尿病人来说极其重要。葡萄糖的检测方法有很多，比如分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法、以及电化学传感器。其中，电化学传感器以其简单易行的优点获得了人们的青睐。

目前，葡萄糖电化学传感器主要分为有酶和无酶两种类型。有酶传感器是基于酶对底物的特异性识别功能具有专一性及高度选择性，但是酶的活性易受到周围环境如温度、湿度、pH及化学环境等因素的影响，而无酶传感器寿命长、稳定性好、制备简单、重现性好以及成本较低，所以无酶传感器更受研究者的青睐。无酶葡萄糖传感器是不需要在电极材料修饰酶的一种传感装置，而是通过一些具有催化活性的纳米材料对葡萄糖产生电流信号来检测葡萄糖浓度的传感器。无酶传感器制备简单且成本低，使用寿命长，能在无酶情况下直接检测葡萄糖，现已成为葡萄糖电化学传感器研究领域的热点。

纳米材料具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，表现出优异的电学和催化性能，由此纳米材料被引用到无酶电化学传感器领域中，现无酶传感器的材料可分为铂合金纳米材料、石墨烯及其氧化物复合材料以及金属氧化物，如四氧化三钴。

四氧化三钴(Co₃O₄)是一种黑色或灰黑色粉末，易溶于硝酸，在800℃以下的空气中是十分稳定的。四氧化三钴是一种同时含有二价和三价的混合价态化合物，也是一种典型磁性的P型半导体，且有超高的比容量。这些特性使在Co₃O₄在电学、磁学以及催化领域有广泛的应用。而物质的性能与其结构和形貌都有密切的联系，基于以上几点，设计出了一种梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料的制备方法，以期望在无酶葡萄糖传感器方面得到广泛的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于无酶葡萄糖传感器的梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料的制备方法，用以解决葡萄糖浓度监测问题。

该可用于无酶葡萄糖传感器的梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料的制备步骤如下：

步骤一：称取四水合乙酸钴和六次甲基四胺两种固体，将上述两种固体溶解于无水乙醇和去离子水的混合溶液中，用玻璃棒搅拌均匀后再加入油酸，在常温下，用磁力搅拌器使溶液与油酸混合形成均一的溶液；

步骤二：将步骤一中得到的均一的溶液转移到高压反应釜中，置于烘箱中，在180℃条件下反应12h；

步骤三：将步骤二的产物在滤膜抽滤装置中进行分离，并用蒸馏水和乙醇洗涤多次，将滤膜置于真空干燥箱，在60℃干燥12h，得到干燥的粉末；

步骤四：将干燥的粉末进行研磨后，在管式炉中焙烧后得到了最终产物Co₃O₄黑色粉末。

进一步地，所述的四水合乙酸钴和六次甲基四胺的质量比例为1:1-3:1，加入的无水乙醇和去离子水的体积比为1:1-1:6，加入的油酸体积与去离子水的体积比为1:5。

进一步地，所述的高压反应釜为内衬聚四氟乙烯不锈钢反应釜。

利用上述制备方法制备的可用于无酶葡萄糖传感器的梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料可作为无酶葡萄糖传感器的电极材料。

本发明的有益效果：本发明提供了一种可用于无酶葡萄糖传感器的梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料的制备方法，进行水热-热解的实验方法制备出了具有特殊的梭子状形貌的Co₃O₄纳米材料，该Co₃O₄纳米材料可作为无酶葡萄糖传感器的电极材料。通过用循环伏安法和电流-时间曲线的测试，确定该电极材料对葡萄糖溶液响应的最佳电位值和最低检出限。将本发明的研究成果应用于葡萄糖浓度的检测，这对目前医学领域糖尿病患者血糖的检测具有一定的参考价值。

附图说明

图1为实施例1-4得的产物的SEM分析图。