本申请制备了一种新型的海绵状Au/g‑C3N4复合材料电化学传感器。金纳米颗粒具有优异的电催化性能，通过与石墨相氮化碳共同回流得到海绵状的复合材料，其导电性得到明显的改善，同时对氯霉素的电化学行为具有良好的促进作用。通过电化学表征发现，海绵状金/氮化碳复合材料对氯霉素具有优异的催化性能，其具有较宽的检测范围，有望应用于食品中氯霉素残留的检测。
【技术实现步骤摘要】
海绵状金纳米粒子/石墨相氮化碳复合材料电化学传感器用于氯霉素检测
本公开属于复合纳米材料应用领域，具体涉及一种海绵状Au/g-C3N4复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。氯霉素是一种具有抑制细菌生长作用的广谱抗生素。作为一种有效的抗菌药物，其具有较低的成本，能够对大肠埃希菌和沙门菌等革兰阴性菌有较强的抑制作用，因此被广泛应用在养殖业。氯霉素由于对人类的健康具有较强的毒性作用，包括中国在内的许多国家已经禁止将氯霉素应用食品生产动物。目前用于氯霉素及其衍生物检测的方法有很多，如色谱法，毛细管区带电泳，酶联免疫法和化学发光法等。但其仪器较为昂贵，且样品处理繁琐耗时较长。为此，低成本、高灵敏度及检测快捷的电化学方法被开发出来，用于检测氯霉素，具有良好的检测效果。金纳米粒子是一种具有高催化活性的纳米材料，对于许多电化学反应具有良好的促进作用，但其由于粒径较小，容易发生聚沉，因此，如何促使其分散均匀是一个亟待解决的问题。近年来，石墨相氮化碳(g-C3N4)作为一种典型的二维材料而被广泛应用于电催化、光电检测等领域。g-C3N4具有类石墨相的电子结构，但相较于石墨烯而言，含有更加丰富的N元素，通过热聚合反应生成的g-C3N4表面含有较多的Lewis碱位点，因此更容易通过氢键键合作用构建电化学传感器。
技术实现思路
针对现有技术，本公开主要涉及一种海绵状Au/g-C3N4复合材料及其制备方法与应用。首先，在本公开的一个或一些实施方式中，提供一种海绵状Au/g-C3N4复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：g-C3N4的制备：以二氰二胺、尿素或三聚氰胺为原料，在惰性气体的气氛下进行一次煅烧得到g-C3N4固体；然后在空气中进行二次煅烧得到羧基修饰的g-C3N4固体；海绵状Au/g-C3N4复合材料的制备：将所述羧基修饰的g-C3N4固体分散至甲醇中，并与氯金酸水溶液混合，超声处理，超声结束后进行加热回流处理，回流结束后，分离、洗涤和干燥，得到海绵状Au/g-C3N4复合材料。其次，在本公开的又一个或一些实施方式中，提供采用上述方法制备得到的海绵状Au/g-C3N4复合材料。以及，在本公开的又一个或一些实施方式中，提供一种电化学传感器及其制备方法，该电化学传感器包括基底电极，以及，上述海绵状Au/g-C3N4复合材料，该复合材料附着在所述基底电极上。再次，在本公开的又一个或一些实施方式中，提供所述海绵状Au/g-C3N4复合材料或所述电化学传感器在检测氯霉素中的应用。最后，在本公开的又一个或一些实施方式中，提供了一种检测氯霉素的方法，该方法包括采用所述海绵状Au/g-C3N4复合材料或所述电化学传感器进行检测的步骤。本公开中的一个技术方案具有如下有益效果：(1)本公开中的Au/g-C3N4复合材料呈现为蓬松的海绵状结构，同时镶嵌有金纳米颗粒，这是由于其在g-C3N4在有机溶剂的作用下发生自组装，未剥离出块状基体的片层结构卷曲形成海绵状结构。(2)随着氯霉素的广泛使用，准确、快速检测氯霉素成为一个重大的挑战。在本公开中，我们设计制备了一种新型的海绵状Au/g-C3N4复合材料电化学传感器。金纳米颗粒具有优异的电催化性能，通过与石墨相氮化碳共同回流得到海绵状的复合材料，其导电性得到明显的改善，同时对氯霉素的电化学行为具有良好的促进作用。通过电化学表征发现，海绵状金/氮化碳复合材料对氯霉素具有优异的催化性能，其具有较宽的检测范围，有望应用于食品中氯霉素残留的检测。附图说明构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为Au/g-C3N4复合材料的合成示意图。图2为海绵状Au/g-C3N4复合材料的透射电镜图像。图3为裸电极(a)、Au(b)、g-C3N4(c)、Au/g-C3N4(d)修饰电极在氯霉素浓度为2.5mM的PBS缓冲溶液(pH＝7.00)中的CV曲线，其扫速为100mV/s。图4为海绵状Au/g-C3N4修饰电极在不同氯霉素浓度的PBS缓冲溶液(pH＝7.00)中的SWV曲线(A)及浓度与峰电流之间的线性关系曲线(B)。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中氯霉素的检测方法存在一定的不足，为了解决如上的技术问题，本公开提出了一种在本公开的一个或一些实施方式中，提供一种海绵状Au/g-C3N4复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：g-C3N4的制备：以二氰二胺、尿素或三聚氰胺为原料，在惰性气体的气氛下进行一次煅烧得到g-C3N4固体；然后在空气中进行二次煅烧得到羧基修饰的g-C3N4固体；海绵状Au/g-C3N4复合材料的制备：将所述羧基修饰的g-C3N4固体分散至甲醇中，并与氯金酸水溶液混合，超声处理，超声结束后进行加热回流处理，回流结束后，分离、洗涤和干燥，得到海绵状Au/g-C3N4复合材料。在本公开一个或一些具体的实施方式中，为了使g-C3N4固体的产率较高，所述原料为三聚氰胺。在本公开中，为了高效率生成g-C3N4固体采用二次煅烧方法，若是在空气中直接煅烧三聚氰胺，部分三聚氰胺会被被空气中的氧氧化生成CO2。在本公开一个或一些具体的实施方式中，所述惰性气体为氩气。在本公开一个或一些具体的实施方式中，为得到表面积较大的g-C3N4固体，所述一次煅烧或二次煅烧中，煅烧温度为500～600℃，升温速率为2.5～3.5℃/min。进一步的，所述煅烧温度为550℃，升温速率为3℃/min。在本公开一个或一些具体的实施方式中，所述一次煅烧中，煅烧时间为4.5～5.5h。进一步的，所述煅烧时间为5h。在本公开一个或一些具体的实施方式中，所述二次煅烧中，煅烧时间为1.5～2.5h。进一步的，所述煅烧时间为2h。在本公开一个或一些具体的实施方式中，一次煅烧后的产物进行研磨成粉末在进行二次煅烧。在本公开一个或一些具体的实施方式中，所述羧基修饰的g-C3N4固体为纳米片结构，将g-C3N4纳米片通过回流处理后可以得到蓬松的类似海绵的棒状结构，处理后的g-C3N4具有更大的比表面积，丰富的网络状结构可以使金纳米颗粒在其孔隙中均匀负载，同时也可以更好的固定贵金属纳米颗粒。在本公开一个或一些具体的实施方式中，所述羧基修饰的g-C3N4、甲醇和氯金酸的投料质量比例为(8～12)：(2.5～5)：(1～2)，进一步为10：3：1。所述氯金酸水溶液的浓度为0.8～1.2mg/ml。在本公开一个或一些具体的实施方式中，超声时间为0.5～1.5h。进一步的，所述超声时间为1h。在本公开一个或一些具体的实施方式中，回流条件为：70-9本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海绵状Au/g‑C3N4复合材料的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：g‑C3N4的制备：以二氰二胺、尿素或三聚氰胺为原料，在惰性气体的气氛下进行一次煅烧得到g‑C3N4固体；然后在空气中进行二次煅烧得到羧基修饰的g‑C3N4固体；海绵状Au/g‑C3N4复合材料的制备：将所述羧基修饰的g‑C3N4固体分散至甲醇中，并与氯金酸水溶液混合，超声处理，超声结束后进行加热回流处理，回流结束后，分离、洗涤和干燥，得到海绵状Au/g‑C3N4复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种海绵状Au/g-C3N4复合材料的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：g-C3N4的制备：以二氰二胺、尿素或三聚氰胺为原料，在惰性气体的气氛下进行一次煅烧得到g-C3N4固体；然后在空气中进行二次煅烧得到羧基修饰的g-C3N4固体；海绵状Au/g-C3N4复合材料的制备：将所述羧基修饰的g-C3N4固体分散至甲醇中，并与氯金酸水溶液混合，超声处理，超声结束后进行加热回流处理，回流结束后，分离、洗涤和干燥，得到海绵状Au/g-C3N4复合材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述惰性气体为氩气；进一步的，所述一次煅烧或二次煅烧中，煅烧温度为500～600℃，升温速率为2.5～3.5℃/min；更进一步的，所述煅烧温度为550℃，升温速率为3℃/min；进一步的，所述一次煅烧中，煅烧时间为4.5～5.5h；更进一步的，所述煅烧时间为5h；进一步的，所述二次煅烧中，煅烧时间为1.5～2.5h；更进一步的，所述煅烧时间为2h；进一步的，所述羧基修饰的g-C3N4、甲醇和氯金酸的投料(8～12)：(2.5～5)：(1～2)，进一步为10：3：1；所述氯金酸水溶液的浓度为0.8～1.2mg/ml；更进一步的，超声时间为0.5～1.5h。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征是：回流条件为：70-90℃下回流搅拌45～50h；进一步的，所述回流搅拌时间为48h。4.采用权利要求1～3中任一项所述的方法制备得到的海绵状Au/g-C3N4复合材料...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宗花，袁月环，张菲菲，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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