金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法技术

本发明专利技术提供了金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，属于电极技术领域。该金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法包括S1：制备金属有机框架；S2：配制静电纺丝溶液；S3：修饰掺硼金刚石电极；S4：复合纳米纤维电聚合硫堇功能化。使用时，聚合反应结束后，电极表面修饰上一层功能化复合纳米纤维电极修饰材料PA6

【技术实现步骤摘要】
金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法


[0001]本专利技术涉及电极领域，具体而言，涉及金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法。

技术介绍

[0002]金属
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有机框架(MOF)是通过金属离子和有机配体的自组装制备的多孔晶体材料。MOF可以具有大的孔体积和高达8，000m2/g的表观表面积。MOF组合结构多样性和化学多样性，该结构多样性和化学多样性使得它们对于许多可能的应用(包括气体储存、气体分离和纯化、传感、催化以及药物递送)是有吸引力的。MOF的超过更传统的多孔材料的最显著的优点是通过选择形成MOF的合适的构建块即金属离子和有机配体来调节主体/客体相互作用的可能性。
[0003]目前，应用碳材料、金属氧化物、高分子材料等单一、复合纳米纤维修饰各种电极的文献报道较多，普遍存在纳米纤维导电性能、稳定性和生物相容性差及修饰电极比表面积放大不够显著等问题。如能将导电性好的纳米材料(羧基化多壁碳纳米管)与稳定性好的可纺高分子(尼龙6)掺杂获得前驱体静电纺丝溶液，经静电纺丝获得导电复合纳米纤维修饰电极：再经电学修饰(电聚合硫堇单体)在导电复合纳米纤维上包裹一层多孔3D结构的导电。携带大量活性基团的导电高分子高聚物，由此获得功能化复合纳米纤维电极修饰材料的。所述功能化复合纳米纤维电极修饰材料经过两次优势叠加放大，能克服现存方法的缺陷，使其具有导电性能好、稳定性好、有效比表面积大及生物相容性良好的特性。功能化复合纳米纤维修饰电极有利于在生物传感检测方面得到广泛应用。
专利技术内容
[0004]为了弥补以上不足，本专利技术提供了金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，旨在改善目前，应用碳材料、金属氧化物、高分子材料等单一、复合纳米纤维修饰各种电极的文献报道较多，普遍存在纳米纤维导电性能、稳定性和生物相容性差及修饰电极比表面积放大不够显著的问题。
[0005]本专利技术是这样实现的：
[0006]本专利技术提供金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：制备金属有机框架，将N，N
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二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水混合为溶液中加入硝酸销、对苯二甲酸和氧化石墨烯，得到混合物，将混合物分散、搅拌，并进行水热处理，将经过水热反应处理后的混合物进行过滤、烘干处理，得到金属有机框架材料；
[0008]S2：配制静电纺丝溶液，将尼龙6与羧基化多壁碳纳米管MWNTS溶解于1:2～19:1，v/v的间甲酚/甲酸的混合溶剂中形成PA6
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MWNTs混合物，再将该混合物在室温下连续搅拌，制得均匀透明的前驱体静电纺丝溶液；
[0009]S3：修饰掺硼金刚石电极，将S2中的电纺丝溶液和S1中的金属有机框架材料置于
注射器中，高压静电发生器的正极连接注射器针头，负极连接在洁净的掺硼金刚石裸电极上，采用微量注射泵供液，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜，同时形成具有特异性识别功能的纳米纤维修饰电极；
[0010]S4：复合纳米纤维电聚合硫堇功能化，将复合纳米纤维修饰电极浸于6mL含2.0
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3mol/L硫堇单体PTH的聚合液，所述聚合液其底液为0.2mol/LPBS，pH值为7.0；施加+1.5V电压10min对此修饰电极进行阳极化处理，然后进行循环伏安扫描，扫描电位：
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0.30～+0.25V，扫速：60mV/s，扫描圈数：20圈；最后修饰电极用磷酸缓冲溶液PBS洗去吸附在修饰电极上的硫堇单体，聚合反应结束后，电极表面修饰上一层功能化复合纳米纤维电极修饰材料PA6
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MWNTs/PTH；由此，获得功能化复合纳米纤维修饰电极。
[0011]在本申请的一种实施例中，所述步骤S1中的N，N
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二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水按照体积比1：2：1充分混合后溶液。
[0012]在本申请的一种实施例中，所述步骤S1中硝酸销、对苯二甲酸和氧化石墨烯的含量比例包括：
[0013]将所述硝酸销和所述对苯二甲酸的摩尔比范围是，大于等于2：1，且小于等于6：1，所述氧化石墨烯的质量范围是，大于等于18mg，且小于等于100mg。
[0014]在本申请的一种实施例中，所述步骤S1中混合物用超声波进行分散，将分散的混合物放置在磁力搅拌器上进行1h
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5h的磁力搅拌，将磁力搅拌后的混合物转移到反应釜中，并放入真空干燥箱中以180℃
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300℃加热24h
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72h进行水热反应，将经过水热反应处理后的混合物放入过滤器中，用无水乙醇进行过滤处理，将经过过滤处理之后的材料放入真空干燥箱中以1h和75℃的反应条件进行烘干处理。
[0015]在本申请的一种实施例中，所述步骤S2中的尼龙6与羧基化多壁碳纳米管MWNTS的摩尔比范围是，大于等于3：2，且小于等于5：2。
[0016]在本申请的一种实施例中，所述步骤S3中的高压静电发生器主要是产生静电，输出通常是单一极性，如为正或负极性，输出电压可以调节，静电应用如静电除尘、静电喷涂、产生静电场用于生物效应研究以及其它要应用静电的场所，对系统级电子设备包括静电发生器和静电放电枪，静电放电发生器中的静电发生器的输出即有正也有负，有的是正负可以转换，它们的电压双极性高精度输出连续可调。
[0017]在本申请的一种实施例中，所述步骤S3中的微量注射泵将少量液体精确、微量、均匀、持续地输出，操作便捷、定时、定量，根据要求可随时调整液体浓度、速度，由控制器，执行机构和注射器组成。
[0018]在本申请的一种实施例中，所述步骤S3中的纳米纤维修饰电极置于索式提取器中，制得具有特异性识别功能的纳米纤维修饰电极。
[0019]在本申请的一种实施例中，所述步骤S3中的纳米纤维修饰电极应用在检测不同浓度的邻苯二甲酸酯类中，分别配制不同浓度的邻苯二甲酸二甲酯的乙醇溶液，将乙醇溶液于30mL缓冲液底液中，利用纳米纤维修饰电极进行伏安循环扫描，扫描速度为0.1V/s，扫描电位为
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0.2
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1V，分析运算后，得出峰电流与浓度对应关系曲线。
[0020]在本申请的一种实施例中，所述步骤S4中的复合纳米纤维修饰电极比裸电极的比表面积显著放大，复合纳米纤维修饰电极再经电聚合硫堇功能化，生成具有多孔结构的致密修饰层，具有更大的比表面积。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过上述设计得到的金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，使用时，将N，N
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二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水混合为溶液中加入硝酸销、对苯二甲酸和氧化石墨烯，得到混合物，将混合物分散、搅拌，并进行水热处理，将经过水热反应处理后的混合物进行过滤、烘干处理，得到金属有机框架材料，将尼龙6与羧基化多壁碳纳米管MWNTS溶解于1:2～19:1，v/v的间甲酚/甲酸的混合溶剂中形成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备金属有机框架，将N，N
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二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水混合为溶液中加入硝酸销、对苯二甲酸和氧化石墨烯，得到混合物，将混合物分散、搅拌，并进行水热处理，将经过水热反应处理后的混合物进行过滤、烘干处理，得到金属有机框架材料；S2：配制静电纺丝溶液，将尼龙6与羧基化多壁碳纳米管MWNTS溶解于1:2～19:1，v/v的间甲酚/甲酸的混合溶剂中形成PA6
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MWNTs混合物，再将该混合物在室温下连续搅拌，制得均匀透明的前驱体静电纺丝溶液；S3：修饰掺硼金刚石电极，将S2中的电纺丝溶液和S1中的金属有机框架材料置于注射器中，高压静电发生器的正极连接注射器针头，负极连接在洁净的掺硼金刚石裸电极上，采用微量注射泵供液，在掺硼金刚石电极表面形成纳米纤维膜，同时形成具有特异性识别功能的纳米纤维修饰电极；S4：复合纳米纤维电聚合硫堇功能化，将复合纳米纤维修饰电极浸于6mL含2.0
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3mol/L硫堇单体PTH的聚合液，所述聚合液其底液为0.2mol/LPBS，pH值为7.0；施加+1.5V电压10min对此修饰电极进行阳极化处理，然后进行循环伏安扫描，扫描电位：
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0.30～+0.25V，扫速：60mV/s，扫描圈数：20圈；最后修饰电极用磷酸缓冲溶液PBS洗去吸附在修饰电极上的硫堇单体，聚合反应结束后，电极表面修饰上一层功能化复合纳米纤维电极修饰材料PA6
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MWNTs/PTH；由此，获得功能化复合纳米纤维修饰电极。2.根据权利要求1所述的金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的N，N
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二甲基甲酰胺、无水乙醇和去离子水按照体积比1：2：1充分混合后溶液。3.根据权利要求1所述的金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中硝酸销、对苯二甲酸和氧化石墨烯的含量比例包括：将所述硝酸销和所述对苯二甲酸的摩尔比范围是，大于等于2：1，且小于等于6：1，所述氧化石墨烯的质量范围是，大于等于18mg，且小于等于100mg。4.根据权利要求1所述的金属有机框架材料修饰硼掺杂金刚石电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中混合物用超声波进行分散，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：戎非，
申请(专利权)人：苏州卡彭新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：