[发明专利]一种石墨烯-空心纳米金球复合材料的制备方法及其在电催化中的应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯‑空心纳米金球复合材料的制备方法，首先成功合成了1,3‑二（3‑溴丙基）咪唑溴盐离子液体，并以此为形貌调控剂，通过调节离子液体的浓度和还原剂的用量，成功制备了空心纳米金球球，并通过静电自组装的方法结合至碱化形式的氧化石墨烯片层结构表面形成石墨烯‑空心纳米金球复合材料，以石墨烯‑空心纳米金球复合材料修饰的玻碳电极作为工作电极，对曲酸进行电化学分析，该石墨烯‑空心纳米金球复合材料具有比表面积大、导电性能优越、生物相容性能好等优点，本发明制备方法的原料价格相对较低，操作简便可控，重复性高，对曲酸的检出限为0.1ng/mL，表明该传感器对曲酸表现出快速、灵敏的生物催化响应。

技术领域

本发明属于电催化材料技术领域，具体涉及一种石墨烯-空心纳米金球复合材料的制备方法及其在电催化中的应用。

背景技术

石墨烯二维材料独特的电学、光学、力学、物理化学等性质使其成为当前研究的重要课题和投资产业；与石墨烯杂化形成复合材料后，其他材料如半导体、高分子、金属等自身的性能也能得到极大提升；特别是石墨烯负载贵金属纳米结构的复合物，由于具有更高的电荷传输速度和更大的比表面积，在能源利用与转化、电催化，以及生物检测等方面表现出优异的性能。

目前，已经报道了多种方法用于制备还原氧化石墨烯-贵金属（铂、银、金）纳米复合物，包括还原法、组装法、高温合成法、微波合成法等，还原法是将贵金属盐离子通过静电和配位作用吸附到氧化石墨表面，然后加入还原剂形成还原氧化石墨烯（rGO）-贵金属纳米粒子复合物，常用的还原剂有硼氢化钠、乙二醇等，还原法能快速合成还原氧化石墨烯-贵金属纳米复合物，但是需要使用还原剂；组装法是将预先合成的氧化石墨和贵金属纳米粒子通过静电作用或者有机分子组装形成复合物，该方法简单、重现性高。

曲酸（化学名称为5-羟基-2-羟甲基-1，4-吡喃酮）具有食品保鲜、清除自由基、增白美容等作用，曾在酱油和酒类的酿造、豆瓣酱、食品添加剂以及一些美白类化妆品中广泛使用；近些年，科学家们的大量研究发现曲酸具有一定的致癌作用，故在医药、化妆品及食品领域中对曲酸的检测引起了高度重视。

曲酸的测定方法有液相色谱法、气相色谱法、层析法和电化学法等，其中电化学法与其他方法相比，具有成本低、操作简单、响应迅速等优势。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种石墨烯-空心纳米金球复合材料的制备方法。

本发明的目的还在于提供所述制备方法制得的一种具备高效电催化性能的石墨烯-空心纳米金球复合材料在曲酸电化学分析中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种石墨烯-空心纳米金球复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、1,3-二（3-溴丙基）咪唑溴盐离子液体的制备：将氢化钠、咪唑加入1，3-二溴丙烷的乙腈溶液中，加热搅拌反应，所得反应物除去乙腈，即得目标粗产物；

S2、空心纳米金球球的制备：将步骤S1制得的1,3-二（3-溴丙基）咪唑溴盐离子液体溶液加入HAuCl₄，迅速注入NaBH₄溶液，所述1,3-二（3-溴丙基）咪唑溴盐离子液体溶液、HAuCl₄、NaBH₄的摩尔比为3:1:6，搅拌反应，所得反应物离心，得到空心纳米金球球；

S3、碱化形式的羧基化氧化石墨烯的制备：将氧化石墨烯、固体氢氧化钠和氯乙酸溶于水，超声均匀，搅拌反应，离心分离，固体用水洗至中性，干燥，即得到羧基化氧化石墨烯，将所得羧基化氧化石墨烯加入到碱溶液中，搅拌反应，离心，固体用水洗至中性，干燥，即得到碱化形式的羧基化氧化石墨烯；