[发明专利]三维石墨烯泡沫框架复合ZnO@ZnFe2

说明书

本发明公布了一种三维石墨烯框架复合的ZnO@ZnFe₂O₄纳米复合材料的制备方法。其结构包括三维微孔石墨烯泡沫（3D‑GF）框架，均匀分布在其表面的ZnO@ZnFe₂O₄纳米异质结颗粒。其制备方法是，采用模板法，以泡沫镍为软模板，通过水浴加热以及刻蚀的方法制备3D‑GF框架；采用一步水热及煅烧的方法，在3D‑GF框架上原位生长ZnO@ZnFe₂O₄纳米颗粒。该方法操作简单，制备成本低，重复性好。制备的材料充分发挥异质结与光催化协同效应，提高了催化效率，表现出对苯二酚检测良好的选择性和特异性，提升了对苯二酚环境特异性可视检测方面的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种三维石墨烯泡沫框架复合ZnO@ZnFe₂O₄纳米复合材料及其制备方法，属于新型复合材料及分析检测技术领域。

背景技术

对苯二酚(Hydroquinone,HQ)，又称氢醌，属于酚类化合物，是应用广泛的化工原料，对苯二酚难以降解，给环境造成了严重的污染，且毒性很大，成人误服1g便会出现头痛、头晕、恶心、呕吐等中毒症状，且具有致癌和致诱变性，因此是一类会对人体和环境造成较大危害的有机污染物。从其应用和防止污染两方面考虑，建立快速、方便的方法十分必要。现有的检测方法有高效液相色谱法、同步荧光光谱法、分光光度法、气相色谱法和电化学方法，但存在线性范围窄，最低检测限偏高的问题。而比色检测存在方法响应快、成本低、检测范围宽和选择性优良，之前文献很少报道对苯二酚的可视化比色的检测，尤其如何消除邻苯二酚和间苯二酚的干扰问题更是主要瓶颈，所以探索比色特异性检测对苯二酚探针是材料科学和分析科学领域的重要研究课题之一。

ZnFe₂O₄是一种尖晶石型化合物，由于其化学稳定性和对可见光的敏感性，在化学传感器，能量储存，催化等领域中引起了研究人员极大的兴趣。此外ZnFe₂O₄被报道具有仿酶活性，它可以将3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)氧化使其产生颜色变化。尽管ZnFe₂O₄具有一定的优势，但是单纯的ZnFe₂O₄纳米粒子的仿酶活性仍然低于天然的辣根过氧化氢酶(HRP)。纳米粒子的仿酶活性随着粒径的减小而增强，但是颗粒越小，越容易团聚，严重的团聚现象就会导致其仿酶活性的下降。为了解决纳米粒子的团聚问题，寻找合适的支撑材料是十分有必要的。3D多孔结构石墨烯可以提供更多的修饰位点，更大的比色底物接触面积和更多的电子传递路径。因此，具有3D多孔石墨烯的结构将是防止纳米粒子在比色传感中团聚的理想支撑材料。同时，通过构建p-n异质结可以有效抑制光生电子空穴对的复合，并且能够充分发挥ZnFe₂O₄纳米粒子的光催化效应。通过在3D-GF上生长ZnO@ZnFe₂O₄异质结，既保证了光生电子空穴对的分离效率，又提高了催化活性。所以，通过一种操作简单的方法，制备三维ZnO@ZnFe₂O₄@GF纳米复合材料是十分有必要的。在此基础上利用制备的三维ZnO@ZnFe₂O₄@GF纳米复合材料实现了对对苯二酚的特异性可视化检测。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有快速高效的用于对苯二酚检测的三维ZnO@ZnFe₂O₄@GF纳米复合材料。