含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用。首先合成GO，然后吡咯单体Py和GO通过氢键结合得到PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在PPy/GO表面上，得中间体PPy/GO‑CH2‑CH＝CH2；N‑乙烯基咪唑与中间体在氯仿中发生乙烯基聚合反应，得到聚(N‑乙烯基咪唑)修饰的聚吡咯/氧化石墨烯(PVI/PPy/GO)；将PVI/PPy/GO与4‑溴甲基苯硼酸反应，得到P(4VMIB‑PBA)/PPy/GO。本发明专利技术制备的复合材料可用于电化学传感器的制备，实现了对多巴胺和对乙酰氨基酚的同时识别和检测，并且具有很好的稳定性、灵敏度以及较低的检出限。

Polypyrrole ionic liquid modified polypyrrole / graphene oxide composite material containing boronic acid and its preparation method and Application

The present invention discloses a poly (ionic liquid) modified polypyrrole / graphene oxide composite material containing boronic acid and its preparation method and application. Firstly, the synthesis of GO, Py and GO and pyrrole monomer through hydrogen bonding by PPy/GO, and then through the substitution reaction of allyl chloride in PPy/GO on the surface of the intermediate PPy/GO CH2 CH = CH2; N vinyl imidazole and intermediates in chloroform vinyl polymerization, poly (vinyl by N imidazole) modified polypyrrole / graphene oxide (PVI/PPy/GO); PVI/PPy/GO and 4 methyl bromide phenylboronic acid, P (4VMIB PBA /PPy/GO). The composite material prepared by the invention can be used for electrochemical sensor preparation, implementation of dopamine and paracetamol and identification and detection, and has good stability, sensitivity and low detection limit.

【技术实现步骤摘要】
含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于化学合成领域，具体地涉及一种含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米材料(P(4VMIB-PBA)/PPy/GO)的制备方法及其对多巴胺和对乙酰氨基酚的电化学检测。
技术介绍
近年来，导电聚合物/氧化石墨烯复合纳米片(CPs/GO)在能量储存、超级电容器和电化学传感器等方面展现出广阔的应用前景，聚合离子液体(PILs)由于是一种固态聚合物电解质，本身具有聚合物和离子液体的特性，因此，通过将导电聚合物与聚合离子液体相结合，得到的兼具两者优点的新型复合材料在电化学传感器方面展现出了广泛的应用前景。对乙酰氨基酚(AC)通常为白色结晶性粉末，有解热镇痛作用，用于感冒发烧、关节痛、神经痛、偏头痛、癌痛及手术后止痛等，而多巴胺(DA)不仅是一种神经传导物质，也与各种上瘾行为有关。因此，对多巴胺和对乙酰氨基酚的识别和检测在实际生活中有着很重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是制备一种含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米材料(P(4VMIB-PBA)/PPy/GO)，将其用于同时识别和检测对乙酰氨基酚和多巴胺，进而提高检测效率，提高灵敏度。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，制备方法包括如下步骤：1)利用hummer法，合成氧化石墨烯GO，然后加入吡咯单体Py，两者通过氢键结合得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO表面上，得中间体PPy/GO-CH2-CH＝CH2；再以N-乙烯基咪唑为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发N-乙烯基咪唑在中间体PPy/GO-CH2-CH＝CH2表面发生乙烯基聚合反应，得聚N-乙烯基咪唑修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片PVI/PPy/GO；2)PVI/PPy/GO与4-溴甲基苯硼酸发生取代反应，得到含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料(P(4VMIB-PBA)/PPy/GO)。上述的含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，步骤1)具体包括，1.1)合成氧化石墨烯GO：将石墨和硝酸钠加入置于冰水浴中并盛有硫酸的三口瓶中，搅拌均匀后缓慢加入高锰酸钾，32-38℃反应30-40分钟后，室温下静置5-6天；然后用温水稀释，滴加过氧化氢至溶液呈亮黄色，离心洗涤至中性，干燥，得到氧化石墨烯GO；1.2)合成聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO：将氧化石墨烯GO和吡咯单体Py加入到去离子水中，超声分散，再加入氯化铁，继续超声30-40分钟，产物用去离子水和乙醇离心洗涤，真空干燥，得PPy/GO；优选的，吡咯单体Py和氯化铁的摩尔比为1:3；1.3)合成中间体PPy/GO-CH2-CH＝CH2：将氯丙烯，氢氧化钾和PPy/GO分散于N-N二甲基甲酰胺中，60-70℃回流反应，用水和乙醇离心洗涤，干燥，得到PPy/GO-CH2-CH＝CH2；优选的，PPy/GO和氯丙烯的质量比为3:5；1.4)合成聚N-乙烯基咪唑修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片PVI/PPy/GO：以N-乙烯基咪唑为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，将PPy/GO-CH2-CH＝CH2、N-乙烯基咪唑和偶氮二异丁腈分散于氯仿溶液中，超声分散，然后在磁力搅拌条件下，将混合液加热到65-75℃，在氮气保护下，冷凝回流4-5h，反应结束后，用蒸馏水和氯仿对产物进行洗涤，离心，所得产物真空干燥，得到PVI/PPy/GO；优选的，PPy/GO-CH2-CH＝CH2和N-乙烯基咪唑的质量比为1:5。上述的含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，步骤2)具体包括：将PVI/PPy/GO和4-溴甲基苯硼酸和氢氧化钾加入到DMF中，超声分散，然后在磁力搅拌条件下，将混合液加热到55-65℃，回流反应6-7h，反应结束后，用蒸馏水和乙醇对产物进行洗涤，离心，所得产物真空干燥，得到含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片P(4VMIB-PBA)/PPy/GO。优选的，PVI/PPy/GO和4-溴甲基苯硼酸的质量比为3:5。上述的含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料在制备电化学传感器中的应用。所述的电化学传感器在同时识别和检测对乙酰氨基酚和多巴胺中的应用。方法如下：将复合材料P(4VMIB-PBA)/PPy/GO超声分散于乙醇中，然后滴涂电极上，作为修饰电极，将修饰电极应用于对乙酰氨基酚和多巴胺的同时检测。本专利技术的有益效果是：本专利技术的P(4VMIB-PBA)/PPy/GO纳米片结合了聚合离子液体、亲水性聚合物、导电聚合物和氧化石墨烯的优点以及苯硼酸类聚合物的优点，具有良好的电子传输能力、高比表面积、优异的亲水性能以及很好的电化学识别能力，可以作为识别和检测对乙酰氨基酚和多巴胺的电极材料，实现对对乙酰氨基酚和多巴胺的高效、灵敏检测。本专利技术制备的P(4VMIB-PBA)/PPy/GO，由于合成的聚合离子液体存在于复合材料的表面，不仅改善了材料在水溶液中的分散性，同时有效地优化了电子传输模式，使得这种复合材料表现出极佳的电催化性质，同时由于PBA具有高识别能力和水溶性，因此，对对乙酰氨基酚和多巴胺的检测表现出优异的电化学活性并且呈现出足够大的阳极峰电位差(高达244mV)，足以很好的识别和检测对乙酰氨基酚和多巴胺。对同时检测对乙酰氨基酚和多巴胺显示出优异的灵敏度和良好的稳定性，因此，P(4VMIB-PBA)/PPy/GO纳米材料可以作为识别和检测对乙酰氨基酚和多巴胺的电极材料，实现对对乙酰氨基酚和多巴胺的高效灵敏检测。附图说明图1a是P(4VMIB-PBA)/PPy/GO的扫描电镜图。图1b是P(4VMIB-PBA)/PPy/GO的透射电镜图。图2是不同材料的TGA图。图3是不同材料的电极比较图。图4是不同浓度多巴胺的差分脉冲伏安曲线图。图5是不同浓度多巴胺与电流的线性关系图。图6是不同浓度对乙酰氨基酚的差分脉冲伏安曲线图。图7是不同浓度对乙酰氨基酚与电流的线性关系图。具体实施方式实施例1含有苯硼酸的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米材料(P(4VMIB-PBA)/PPy/GO)(一)制备方法1)合成PVI/PPy/GO1.1)合成氧化石墨烯(GO)氧化石墨烯通过hummer法合成，首先，在250mL三口瓶中加入67.5mL浓硫酸，置于冰水浴中，再向三口瓶中加入2g石墨和1.6g硝酸钠，搅拌均匀后缓慢加入9g高锰酸钾，然后将三口瓶置于油浴锅，于32-38℃反应半小时之后，室温静置5天。然后用560mL60℃温水稀释，滴加过氧化氢(30％)至溶液呈亮黄色。最后，用去离子水离心洗涤至中性，放入真空干燥箱50℃干燥24小时，得到氧化石墨烯(GO)。1.2)合成聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)分别将0.1gGO和0.1g吡咯单体Py加入到盛有50mL去离子水的烧瓶中，超声分散均匀后加入0.6g氯化铁超声30min，产物用去离子水和乙醇离心洗涤2-3次，50℃真空干燥24小时，得到聚吡咯/氧化石墨烯(PPy/GO)。1.3)合成中间体PPy/GO-CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)利用hummer法，合成氧化石墨烯GO，然后加入吡咯单体Py，两者通过氢键结合得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO表面上，得中间体PPy/GO‑CH2‑CH＝CH2；再以N‑乙烯基咪唑为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发N‑乙烯基咪唑在中间体PPy/GO‑CH2‑CH＝CH2表面发生乙烯基聚合反应，得聚N‑乙烯基咪唑修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片PVI/PPy/GO；2)PVI/PPy/GO与4‑溴甲基苯硼酸发生取代反应，得到含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料(P(4VMIB‑PBA)/PPy/GO)。

【技术特征摘要】
1.含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，其特征在于，制备方法包括如下步骤：1)利用hummer法，合成氧化石墨烯GO，然后加入吡咯单体Py，两者通过氢键结合得到聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO，再将氯丙烯通过取代反应接在聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO表面上，得中间体PPy/GO-CH2-CH＝CH2；再以N-乙烯基咪唑为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，引发N-乙烯基咪唑在中间体PPy/GO-CH2-CH＝CH2表面发生乙烯基聚合反应，得聚N-乙烯基咪唑修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片PVI/PPy/GO；2)PVI/PPy/GO与4-溴甲基苯硼酸发生取代反应，得到含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料(P(4VMIB-PBA)/PPy/GO)。2.根据权利要求1所述的含有苯硼酸的聚合离子液体修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合材料，其特征在于：步骤1)具体包括，1.1)合成氧化石墨烯GO：将石墨和硝酸钠加入置于冰水浴中并盛有硫酸的三口瓶中，搅拌均匀后缓慢加入高锰酸钾，32-38℃反应30-40分钟后，室温下静置5-6天；然后用温水稀释，滴加过氧化氢至溶液呈亮黄色，离心洗涤至中性，干燥，得到氧化石墨烯GO；1.2)合成聚吡咯/氧化石墨烯PPy/GO：将氧化石墨烯GO和吡咯单体Py加入到去离子水中，超声分散，再加入氯化铁，继续超声30-40分钟，产物用去离子水和乙醇离心洗涤，真空干燥，得PPy/GO；1.3)合成中间体PPy/GO-CH2-CH＝CH2：将氯丙烯，氢氧化钾和PPy/GO分散于N-N二甲基甲酰胺中，60-70℃回流反应，用水和乙醇离心洗涤，干燥，得到PPy/GO-CH2-CH＝CH2；1.4)合成聚N-乙烯基咪唑修饰的聚吡咯/氧化石墨烯复合纳米片PVI/PPy/GO：以N-乙烯基咪唑为单体，偶氮二异丁腈为引发剂，将PPy/GO-CH2-CH＝CH2、N-乙烯基咪唑和偶氮二异丁腈分散于氯仿溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：茆卉，刘美宏，曹振乾，宋溪明，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21