[发明专利]血晶素-石墨烯复合材料及其在检测一氧化氮气体中的应用

说明书

本发明公开了一种血晶素‑石墨烯复合材料及其在检测一氧化氮气体中的应用，血晶素‑石墨烯复合材料包括血晶素和包覆血晶素的片状材料，片状材料为氮掺杂的还原氧化石墨烯，血晶素为结晶体，血晶素的结构式为：其中R1至R8各自独立地选自‑H、烷基、烯烃基、羟烷基、‑R9‑COOH、氨基、氨烷基、烷氧基、苯基和苯氨基，R9为烯烃基，M为过渡金属阳离子，P为阴离子，n表示电荷数，n为自然数。具有结晶体的血晶素与氮掺杂的rGO包裹形成的复合材料能够准确地检测一氧化氮气体分子，检测过程在室温下即可进行，具有很高的选择性和稳定性，在生物安全、疾病诊疗等领域具有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及气体检测技术领域，尤其是涉及一种血晶素-石墨烯复合材料及其在检测一氧化氮气体中的应用。

背景技术

人体呼气检测作为一种非侵入式疾病诊疗手段，具有快速灵敏、便携、低成本等优势。近年来，多种新型呼吸道传染病在全球范围内爆发，发展应用于疾病快速诊疗的呼气检测技术无疑是国家生物安全领域的有益补充和重要技术储备。一氧化氮(NO)是人体重要信使分子，在人体呼气中是哮喘等呼吸道疾病的标志物，发展针对低浓度NO的传感检测技术仍是本领域的重大挑战。

传统的气体检测分析方法，如气相色谱-质谱法、光谱法、化学发光法等，虽然检测准确度高，但所用的分析仪器往往价格昂贵、不便携带、耗时较长，无法满足呼出气体检测所需的要求。近年来，以传感材料为核心的化学传感技术逐渐受到研究者的关注，通过制备对NO具有特异性响应的新型材料来实现NO的高效传感，其中主要包括荧光传感和电化学传感两类。荧光传感技术对于小分子检测具有灵敏度较高、使用便捷等优势，但此类材料对于NO气体的传感性能并不出众，且这些材料与NO所发生的价键反应使传感过程不具有回复性，对于气体传感器件而言是需要解决的问题。电化学传感通常包括示差脉冲伏安、交流阻抗测试等方法，所用仪器结构相对简单小巧，但多数技术只适用于液相传感。部分研究利用金属氧化物如氧化钨、氧化锌、氧化锡等对NO进行气相传感，但这些气敏材料都需要较高的工作温度(200℃)和高能耗，在室温下表现出较差的灵敏度和选择性，且响应时间和恢复时间较长。制备具有可回复性的NO气体室温传感材料，对目前的检测需求而言仍是亟待解决的重点和难点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种血晶素-石墨烯复合材料及其在检测一氧化氮气体中的应用，能够实现对一氧化氮气体的室温检测，在生物安全、疾病诊疗等领域具有较大的应用前景。

本发明的第一方面，提出了一种血晶素-石墨烯复合材料，包括血晶素和包覆所述血晶素的片状材料，所述片状材料为氮掺杂的还原氧化石墨烯，所述血晶素为结晶体，所述血晶素的结构式为：其中R1至R8各自独立地选自-H、烷基、烯烃基、羟烷基、-R9-COOH、氨基、氨烷基、烷氧基、苯基和苯氨基，R9为烯烃基，M为过渡金属阳离子，P为阴离子，n表示电荷数，n为自然数。

根据本发明实施例的血晶素-石墨烯复合材料，至少具有如下有益效果：