[发明专利]一种铁氰化物复合电极材料的制备方法及其对双氧水的检测

说明书

一种铁氰化物复合电极材料的制备方法及其对双氧水的检测，涉及一种纳米电化学材料的制备及其应用。将K₃Fe(CN)₆与AgNO₃溶液、LiCl溶液混合得到Li₃Fe(CN)₆前驱体；将苯胺单体、制备的Li₃Fe(CN)₆前驱体、处理后的石墨烯化碳纳米管置于水热釜中反应后过滤、干燥，得到LiPB‑PAn‑PUCNTs复合材料。Li₃Fe(CN)₆有处于PAn的导电电位范围内的氧化还原电位，导致了PAn阵列能够将电荷很快地传递到Li₃Fe(CN)₆的氧化还原中心；石墨烯化碳纳米管具有优良的导电性能、较大的比表面积和生物相容性，因此其原位聚合与混合增加了复合材料的导电性和分散性，能够快速实现与电极表面的直接电子传递，对过氧化氢检测的响应灵敏度也相应的提高。

技术领域

本发明涉及一种纳米电化学材料制备方法及其应用于H₂O₂的检测，特别是涉及一种铁氰化物复合电极材料的制备方法及其对双氧水的检测。

背景技术

纳米材料由于具有不同于常规材料的特殊性质，在化学化工、医药、环保、微电子、能源以及国防等多个领域均表现出广阔的应用前景，并在某些领域已经得到了实际的应用。

电化学生物传感器作为化学传感器的一个分支，因其使用方便、灵敏度高、选择性好且易于实现自动化，在分析检测领域中得到了广泛的研究和应用。

由于纳米结构材料的高比表面积、良好的生物相容性，以及形貌和结构的可控性，因此已经被广泛地应用于生物传感器的研究中。现有的生物传感器器件具有酶活性中心与电极之间的电子传递速率慢等缺陷，针对这一问题，设计出一种铁氰基/聚苯胺/石墨烯化碳纳米管复合材料并用于修饰电极，研究其对H₂O₂性能的影响。

普鲁士蓝具有特殊的晶格结构，在一般的电位范围内，其晶格结构中元素铁的价态变化影响了它的电化学活性。K. Itaya研究普鲁士蓝膜的电化学行为时发现，普鲁士蓝在弱酸性(pH>4.0)的KCl (1.0 moI/L) 溶液中出现了两对氧化还原峰，分别处于0.2V和1.0V (vs.SCE)，并将其解释为普鲁士蓝晶格结构中铁离子中的电子的不同的自旋状态所引起的。

聚苯胺因具有良好的导电性能，可作为分子导线使电子在生物活性物质与电极间直接传递，这就克服了非导电聚合物在酶催化反应过程中不能实现电荷直接传递的不足，显著提高生物传感器的响应特性，从而制成无介体的第三代生物传感器。但是聚苯胺作为电极修饰材料的一个缺陷是其在碱性或中性条件下不稳定，只有在酸性条件下才具有较高的导电性，当pH大于5时导电性急剧下降为非导体。本发明所制备的LiPB具有类似普鲁士蓝的晶格结构，因为Li₃Fe(CN)₆有处于PAn的导电电位范围内的氧化还原电位，导致了PAn阵列能够将电荷很快地传递到Li₃Fe(CN)₆的氧化还原中心。

由于石墨烯化碳纳米管（PUCNTs）具有良好的导电性、催化活性和较大的比表面积，尤其对过电位的大大降低及对部分氧化还原蛋白质的直接电子转移现象，因此被广泛用于修饰电极的研究（ACS Nano 4, 2059 (2010)）。因此石墨烯化碳纳米管与LiPB-PAn的原位聚合及混合进一步增加了复合材料的导电性和分散性，使该复合材料能够快速实现与电极表面的直接电子传递，对过氧化氢检测的响应灵敏度也相应的提高了。

铁氰化锂掺杂聚苯胺和碳纳米管复合材料以其独特的优点、广泛的应用价值和良好的发展前景可望在生物传感器、电容器、锂电池等领域得到广泛应用。目前，铁氰基/聚苯胺/石墨烯化碳纳米管复合材料还未见报道用于修饰电极制备H₂O₂生物传感器。

发明内容