[发明专利]一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备及用途

说明书

本发明公开一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备方法，包括以下步骤：阳极氧化法制备Cu(OH)₂纳米线阵列；HKUST‑1在Cu(OH)₂纳米线阵列表面的原位合成，得到Cu(OH)₂/HKUST‑1核壳纳米线阵列；通过将Cu(OH)₂/HKUST‑1核壳纳米线阵列在空气气氛中退火，得到CuO/Cu₂O@CuO/Cu₂O核壳纳米线阵列，可直接用作无酶葡萄糖传感器的电极材料，大大简化了电极制备过程。

技术领域

本发明涉及一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备方法及用途，属于电分析化学检测技术领域。

背景技术

近年来，高性能葡萄糖传感器的发展吸引了越来越多学者的研究兴趣。相比于传统的有酶葡萄糖传感器，无酶葡萄糖传感器无需酶的使用，避免了因温度、毒性以及pH值等环境因素造成的酶的失活而引起的较差的稳定性等缺点，且其可在电极表面恒电位直接电催化进行葡萄糖的检测，因此构筑高性能的无酶葡萄糖传感器电极材料受到了广泛的关注。过去大多数无酶葡萄糖传感器电极材料的研究集中在贵金属，如铂和金上，但其较高的成本大大地限制了它的进一步应用与发展，因此，科研工作者们尝试利用过渡金属以及氧化物来代替贵金属，以降低材料成本并扩展高性能电极材料的范围。其中，CuO是最具代表性的无酶葡萄糖传感器电极材料之一。

传统的基于CuO的无酶葡萄糖传感器电极材料的构筑，主要涉及到粉体CuO纳米材料的制备，以及后续滴涂法将粉体CuO纳米材料负载在电极上这两大步骤。然而在纳米尺度的微观材料构建宏观电极时，易于出现纳米材料团聚等问题，从而降低了催化的活性位点，且在后续的测试过程中，活性物质易于从电极表面脱落，进而影响无酶葡萄糖传感器的应用。因此，如何克服上述缺陷，利用简单可控的方法制备成本低、性能高的CuO基无酶葡萄糖传感器电极材料是促进其实际应用的一个关键因素。

本课题组之前的研究工作(Surface&Coating Technology.2016,299,15-21)表明可通过简单的阳极氧化法在高纯Cu片上直接原位生长出有序的Cu(OH)₂纳米线阵列，且结合后续的空气退火，可得到CuO/Cu₂O纳米线阵列。在此基础上，研究发现多孔的纳米材料可以提供更大的比表面积、更多的活性位点，从而拥有更强的催化作用。作为多孔材料最具代表性的成员，金属有机骨架(MOFs,Metal-Organic Framework)凭借其高孔隙率、大比表面积、规则孔道、骨架大小可调节以及有机配体的多样性与可塑性等优点引起了越来越多的关注。据报道，金属氢氧化物可以和有机交联配体发生反应得到MOFs材料(NatureMaterials.2017,16,342-348)。

发明内容：

针对上述所述的问题，本发明的目的在于：提供一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备方法及用途，所述一种高灵敏度的葡萄糖无酶传感器电极材料制备工艺简单可控、成本低，且灵敏度高、线性范围宽、检测极限低。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)高纯Cu片、高纯Ti片的清洗；

(2)阳极氧化法制备Cu(OH)₂纳米线阵列；

(3)HKUST-1在Cu(OH)₂纳米线阵列表面的原位合成，得到Cu(OH)₂/HKUST-1核壳纳米线阵列；

(4)Cu(OH)₂/HKUST-1核壳纳米线阵列在空气中退火，制备CuO/Cu₂O@CuO/Cu₂O核壳纳米线阵列。

优选地，一种铜氧化物核壳纳米线阵列材料的制备方法，包括以下步骤：