[发明专利]三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂及其制备方法，其为以三维空间网络结构的还原氧化石墨烯(3D rGO)外层包裹聚苯胺(PANI)形成的空间限域材料(PANI@3D rGO)为载体，负载PtAg双金属纳米粒子，最终形成的三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂(PANI@3D rGO/PtAg)。该催化剂修饰的电极在UA测试过程中有效屏蔽多巴胺和抗坏血酸的氧化信号，有效解决其抗干扰及灵敏度问题。

技术领域

本发明涉及一种三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂及其制备方法，属于金属催化剂技术领域。

背景技术

尿酸(UA)是生物体中嘌呤核苷、腺苷和鸟苷代谢的主要最终产物。在生理条件下，它是一种单钠盐。由于年龄、运动、饮食、药物等因素的影响，尿酸的正常浓度有所不同。尿酸异常可引起痛风、高尿酸血症、莱希-尼汉姆综合征、白血病和肺炎等疾病。因此，开发高灵敏的、选择性的生物体系中UA的测定方法至关重要。常用的检测方法有毛细管电泳、荧光法、色谱法、分光光度法和化学发光等，但这些方法通常需要极端的实验条件和复杂的设备。近几十年来，用于生物分子检测的电分析传感器由于其操作简单、成本低、响应快、灵敏度高等优点引起了人们的广泛关注。然而遗憾的是，由于生物分子氧化产物的吸附往往会导致固体电极结垢，最终导致固体电极稳定性和重复性较差。此外，多巴胺(DA)、抗坏血酸(AA)和UA一般是共存的，它们的氧化电位非常相似，难以分离。因此，开发选择性高的、高灵敏度的检测UA的催化剂仍然是对研究人员的挑战。

多组分纳米复合材料，由于其各组分之间的互补和协同作用，是一种非常有效的寻找新性能催化剂的来源。石墨烯基纳米材料、金属纳米粒子和导电聚合物等多种具有优异电催化活性的材料成为复合催化剂改性的热选，在这些新型材料中，空间限域结构的复合材料由于协同效应及空间效应提高了材料的整体性能，如催化性能、抗干扰性，稳定性等，在解决复杂环境条件下催化剂的污染和性能衰减问题上具有独特的优势，并被应用于能源、环境、分析测试等领域。研究表明，空间限域结构的贵金属纳米材料，尤其是对环境中毒效应明显的铂系金属材料，在解决小分子催化氧化过程中催化剂的中毒和活性退化方面具有显著的性能优势。石墨烯基材料的多维空间结构和聚合物材料在空间结构上的可塑性使之成为分子筛和MOF之后空间结构构建的新秀材料。利用石墨烯和聚合物材料构建空间限域层合成空间限域型的贵金属复合催化剂应用于检测UA等生物分子，不仅可以有效屏蔽多巴胺和抗坏血酸的氧化信号，有效解决其抗干扰及灵敏度问题，并且有希望解决生物传感技术开发过程中所面临的实际样品检测中复杂环境所带来的催化剂污染和中毒问题。然而，如何有效构筑空间限域复合结构一直是目前研究的难点。

发明内容

本发明提供了一种三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂及其制备方法，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂，其为以三维空间网络结构的还原氧化石墨烯(3D rGO)外层包裹聚苯胺(PANI)形成的空间限域材料(PANI@3D rGO)为载体，负载PtAg双金属纳米粒子，最终形成的三维空间网络石墨烯基聚苯胺/PtAg复合催化剂(PANI@3DrGO/PtAg)。

作为进一步改进的，所述Pt和Ag的总负载量为2-3wt％，其中Pt：Ag质量比例为2.5-3.5：1。

作为进一步改进的，所述金属纳米粒子的粒径为30-60nm。