[发明专利]还原氧化石墨烯纸负载六角星形Cu2

说明书

本发明提供一种原氧化石墨烯纸负载六角星形Cu2O‑CuO纳米晶体杂化纸电极的制备方法及其应用。该制备方法通过高度可控和简便的方法合成了六角星形Cu₂O‑CuO纳米晶体，然后通过静电吸附使其均匀分布在石墨烯纸表面。由于混合氧化态Cu的高电催化活性、六角星形Cu₂O‑CuO EHP(111)晶面的催化活性以及石墨烯纸电极基底的高导电性，三者协同作用，使得本发明所制备的纳米杂化纸电极对硫酸还原菌(SRB)释放的H₂S具有极好的电化学传感性能，线性范围为宽，检测限极低，因此可以用来检测环境中的SRB细菌。本发明提供的Cu₂O‑CuO EHPs/rGOP具有极好的电化学传感性能，并且具有较高的稳定性和选择性。

技术领域

本发明涉及电化学生物传感器制备技术领域，特别涉及一种还原氧化石墨烯纸负载六角星形Cu₂O-CuO纳米晶体杂化纸电极的制备方法，包含该纳米杂化纸电极的电化学传感器，以及所得的电化学传感器在硫酸还原菌释放的H₂S 浓度测试中的应用。

背景技术

近年来，许多金属氧化物纳米结构作为模拟酶被应用于硫化物电化学催化氧化。不同几何形状金属氧化物，如立方、球形、八面体、多面体和六面体等，可赋予电极/分析物界面丰富的活性位点，以进一步改善催化性能。

p型半导体Cu₂O的带隙为2.17eV，显示出优异的传感能力。研究表明，与(100)面相比，六角星形Cu₂O纳米晶体的(111)面具有垂直于面上每两个 Cu原子之间平面的悬空键，因此具有优于立方形Cu₂O的催化能力。此外，Cu₂O (111)晶面中的Cu原子配位不饱和，可以提供了许多活性位点，显示出出色的传感能力。尽管这些金属氧化物具有优异的传感特性，但由于固有的半导体行为导致氧化还原反应效率降低，使其使用受到限制。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种还原氧化石墨烯纸负载六角星形Cu₂O-CuO 纳米晶体杂化纸电极的制备方法，该制备方法将六角星形Cu₂O-CuO纳米晶体电催化剂与还原氧化石墨烯纸(rGOP)结合起来，构建了一种纳米杂化纸电极，其中，rGOP具有高电子传导性，可用于快速电子传输，大的表面积有利于负载高密度纳米催化剂，另外具有良好的生物相容性和稳定性，有效解决了现有金属氧化物因其固有的半导体行为导致氧化还原反应效率降低的问题，其可有效用于硫酸还原菌释放的H₂S浓度的检测，此外，基于rGOP的独立柔性电极可以剪裁成不同的尺寸和形状，这对于开发用于环境样品现场和在线检测的小型便携式传感器设备十分重要。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种还原氧化石墨烯纸负载六角星形Cu₂O-CuO纳米晶体杂化纸电极的制备方法，包括以下步骤：

1)以氧化石墨烯纳米片作为构筑模块，通过辊筒印刷法得到氧化石墨烯纸，再将氧化石墨烯纸置于氢碘酸中还原，得到还原氧化石墨烯纸；

2)将十二烷基硫酸钠和CuCl₂在去离子水中溶解后，加入NaOH，得到 Cu(OH)₂沉淀悬浮液，再向所述Cu(OH)₂沉淀悬浮液中加入盐酸羟胺，静置，收集下层沉淀，然后，将收集的沉淀用乙醇和水混合溶液洗涤，真空干燥后，制得六角星形Cu₂O-CuO纳米晶体；

3)将一定量的所述六角星形Cu₂O-CuO纳米晶体分散在乙醇中形成悬浮液，然后将一定尺寸的所述还原氧化石墨烯纸浸入所述悬浮液中，持续搅拌吸附，再经洗涤干燥后，得到还原氧化石墨烯纸负载六角星形Cu2O-CuO纳米晶体杂化纸电极。

可选地，步骤1)中所述氧化石墨烯纳米片由膨胀石墨粉经Hummers法制得，所述膨胀石墨粉的粒径为200-400目。