[发明专利]一种血晶素纳米球-石墨烯复合材料的制备及其在检测一氧化氮气体中的应用

说明书

本发明涉及气敏材料合成技术领域，具体涉及一种血晶素纳米球‑石墨烯复合材料的制备及其在检测一氧化氮气体中的应用。本发明提供一种血晶素纳米球‑石墨烯复合材料的制备方法，先将血晶素在酮类溶剂中高温处理，经纯化和干燥后得血晶素纳米球，再将血晶素纳米球和氧化石墨烯进行醇热反应制得血晶素纳米球‑石墨烯复合材料。本发明将血晶素纳米球‑石墨烯复合材料制备成气敏电极应用于检测一氧化氮气体具有良好效果，该电极可作用于室温，具有强选择性、高灵敏度、低功耗、高稳定性和快恢复性的特点。

技术领域

本发明涉及气敏材料合成技术领域，具体涉及一种血晶素纳米球-石墨烯复合材料的制备及其在检测一氧化氮气体中的应用。

背景技术

呼出气一氧化氮(FractionaL concentration of ExhaLed Nitric Oxide(FeNO)) 是目前研究较多的一项检测气道炎症的生物学标志物。FeNO检测作为世界上首个用于临床常规的直接检测气道炎症生物指标的无创检查技术，其在诊断气道嗜酸性粒细胞炎症、预测类固醇激素治疗的有效性以及协助诊断哮喘等方面都发挥着极大作用。因此，实现低浓度NO检测意义重大。

传统的电阻式NO检测材料多为金属氧化物半导体传感材料，如氧化锌，氧化钨等，由于其传感过程中需要氧负离子的参与，所以此类物质的工作温度多数高于180℃，这无疑增加了功耗，同时也带来了安全隐患，此外，金属氧化物基气体传感器在选择性及抗湿性等方面也存在较大短板。目前有研究表明石墨烯材料可以实现室温检测 NO气体，石墨烯具有大的比表面积、稳定的物理化学性质以及良好的室温导电性，这些特点可以弥补传统金属氧化物半导体传感材料的缺点，但是石墨烯材料灵敏度低、响应恢复慢以及选择性差等问题严重阻碍了其实用性。因此，需研发具有高灵敏度和快响应恢复速率的石墨烯传感材料用于NO检测。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种血晶素纳米球-石墨烯复合材料的制备方法，通过醇热反应将血晶素纳米球包覆到石墨烯中制得复合材料，该复合材料的合成步骤简便，该复合材料制备成气敏电极用于检测一氧化氮气体具有良好效果，可作用于室温，具有强选择性、高灵敏度、低功耗和快恢复性的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

本发明提供了一种血晶素纳米球-石墨烯复合材料，所述复合材料为石墨烯包覆血晶素纳米球形成的复合材料。

优选地，所述血晶素纳米球是一种具备核壳结构的纳米球所述石墨烯为片状的氧化石墨烯。

优选地，所述血晶素纳米球以无定型结构存在，其平均粒径约为50nm。

本发明还提供上述血晶素纳米球-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将血晶素溶于酮类溶剂后热处理，经纯化、干燥后制得血晶素纳米球；

S2、将血晶素纳米球与氧化石墨烯进行醇热反应制得血晶素纳米球-石墨烯复合材料。

优选地，步骤1中，所述酮类溶剂为丙酮、丁酮、甲乙酮中的其中一种，所述血晶素与酮类溶剂的固液比为3～5mg/mL。

更优选地，步骤1中，所述酮类溶剂为丙酮。

优选地，步骤1中，所述热处理为180～200℃加热反应24小时以上。

优选地，步骤1中，所述纯化为热处理后用微孔滤膜过滤去除杂质颗粒，然后将所得滤液置于透析袋内纯化。

优选地，步骤2中，所述血晶素纳米球与氧化石墨烯的质量比为(1～3):1。

优选地，步骤2中，所述醇热反应的醇溶剂为乙醇或异丙醇，所述氧化石墨烯与醇溶剂的固液比为0.5～1mg/mL。