[发明专利]CeO2-x/C/rGO纳米复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种以金属‑有机框架物为前驱体的CeO_2‑x/C/rGO纳米复合材料及其制备方法和用途。具体方法是将1,3,5‑BTC乙醇溶液和Ce(NO₃)₃水溶液加入氧化石墨烯溶液中，在室温下进行搅拌，对搅拌后的混合溶液进行离心处理，获得Ce(1,3,5‑BTC)(H₂O)₆/GO纳米复合物，即CeO_2‑x/C/rGO纳米复合材料的前驱体。最后对前驱体在氩气中进行煅烧处理，制备CeO_2‑x/C/rGO纳米复合材料。该纳米复合材料制备方法快速简单，成本低廉，且具有良好的电化学性能，可用于构筑电化学生物传感器的基体材料。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，具体涉及一种以金属-有机物框架物为前驱体，结合煅烧处理从而获得CeO_2-x/C/rGO纳米复合材料及其并将其应用于尿酸电化学生物传感器的构筑中。

背景技术

电化学生物传感器由分子识别元件和信号转换元件组成，识别元件采用生物材料及其衍生物去识别被测目标，而信号转换元件则把生物活性表达的信号转换为电信号，这种特征检测电信号具体表现为电势、电流或电导变化。生物传感器具有专一性强，灵敏度高，分析过程简便等优势，在已研究出的生物传感器电极材料中，基体材料多采用单相的贵金属、碳材料以及金属氧化物等材料。在碳材料中，石墨烯具有高的电子迁移率，而在众多金属氧化物材料中， CeO₂纳米材料具有良好的电化学活性和生物兼容性，这两种材料已经广泛应用于不同类型的电化学生物传感器的基体材料。

金属-有机框架物是一类具有周期性框架结构多孔网状材料，具有高的比表面积。以金属-有机框架物为前驱体，结合煅烧处理获得的CeO_2-x/C/rGO纳米复合材料既具有单相金属氧化物的性能优势，又赋予其单相金属氧化物所不具有的性能，同时得益于金属-有机框架物独特的结构，使得此纳米复合材料具有高的比表面积，以此纳米复合材料构筑电化学生物传感器，可有效提高其检测性能，如：灵敏度、线性范围、检测极限等。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种具有较高电化学活性的CeO_2-x/C/rGO纳米复合材料及其制备方法和用途。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种CeO_2-x/C/rGO纳米复合材料，以金属-有机框架物Ce-BTC为前驱体，以还原氧化石墨烯为载体，CeO₂以非化学计量比的状态存在，其中，0.2＜x＜0.3。

一种CeO_2-x/C/rGO纳米复合材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)将通过改进的Hummer’s法制得的氧化石墨烯超声处理1.8-2.2h，随后用去离子水稀释，并进行剧烈搅拌，搅拌速度为2400-2600rpm；

(2)在室温下，将1,3,5-BTC乙醇溶液和Ce(NO₃)₃水溶液加入步骤(1) 中正在搅拌的氧化石墨烯水溶液中，立即产生大量棕色沉淀，其中1,3,5-BTC与 Ce(NO₃)₃摩尔比为1:1-1:4之间；

(3)将步骤(2)中获得的沉淀在3800-4200rpm转速下离心4-6min，随后依次用乙醇和去离子水清洗2-4次以去除残留的反应剂，在90-110℃干燥1.8-2.2h；

(4)将步骤(3)中干燥后的样品在玛瑙研钵中研磨至细粉；

(5)将步骤(4)中获得的样品在氩气气氛中煅烧，煅烧温度580-620℃，升温速率1-3℃/min，保温1.8-2.2h。