一種葡萄糖氧化電催化劑及其制備方法
【專利摘要】一種葡萄糖氧化電催化劑及其制備方法，催化劑材料為純相的Cu4V2.15O9.38，為單晶棒狀形貌或者為單晶棒組裝而成的超結(jié)構(gòu)，單晶棒尺寸可調(diào)，直徑在10納米到500納米之間，長度在50納米到50微米之間。由銅鹽、釩源、有機(jī)胺和去離子水組成混合液中，銅鹽和釩源的摩爾比例為0.1-10；將混合液體放入水熱反應(yīng)釜，于80-250℃溫度下保溫2-50小時；取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫后，打開容器，倒出沉淀，洗滌，在干燥箱中進(jìn)行干燥；得到Cu4V2.15O9.38粉末。利用Cu4V2.15O9.38制備出Cu4V2.15O9.38修飾的玻璃碳電極，可作為一種新型的無酶型葡萄糖傳感器，通過電信號的變化成功檢測葡萄糖的濃度。本發(fā)明方法制備出Cu4V2.15O9.38納米粉末，具有優(yōu)異的葡萄糖氧化的電催化性能。且該方法成本低，對環(huán)境友好,純度較高、易于推廣。
【專利說明】一種葡萄糖氧化電催化劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米結(jié)構(gòu)的粉末制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種葡萄糖氧化的電催化劑Cu4V2.15 09.38及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]對葡萄糖進(jìn)行快速可靠的檢測在許多領(lǐng)域具有十分重要的應(yīng)用，如臨床醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)、環(huán)境污染物監(jiān)測和食品工業(yè)等領(lǐng)域，因此，葡萄糖傳感器的發(fā)展越來越受到科研人員的關(guān)注。目前，使用最多的葡萄糖傳感器是以酶為催化劑，選擇性地催化葡萄糖氧化為葡萄糖酮。但是，這種酶基葡萄糖傳感器的缺點在于其在對熱，化學(xué)環(huán)境，pH值敏感，特別是在人體血液中不穩(wěn)定，制約了其在血糖測量等方面的應(yīng)用。為了解決這個問題，研究人員進(jìn)行了大量的工作去制造無酶葡萄糖傳感器，尋求更穩(wěn)定的表現(xiàn)，避免使用酶帶來的不便。其中，最有效的方法是采用能夠本征地、穩(wěn)定地催化葡萄糖氧化且具有快速反應(yīng)動力學(xué)的電催化劑來制備無酶葡萄糖傳感器。過渡金屬氧化物和他們的復(fù)合物，如CuO, Cu2O, Fe2O3, ZnO, N1, MnO2, Ag2O等，具有良好的葡萄糖氧化催化性能，靈敏度高，價格低廉，穩(wěn)定性好且易于合成，而成為具有吸引力的葡萄糖傳感器制作材料。另外，過渡金屬氧化物在不同的反應(yīng)介質(zhì)中具有特征的表面電荷，能夠選擇性地催化葡萄糖的氧化，防止其他還原物質(zhì)氧化帶來的中毒。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是利用Cu4V2.1509.38對葡萄糖氧化具有的良好的電催化性能，并基于其電催化性能，制備出Cu4V2.15 09.38修飾的玻璃碳電極,作為一種新型的無酶型葡萄糖傳感器，通過電信號的變化檢測葡萄糖的濃度。
[0004]一種葡萄糖氧化電催化劑，葡萄糖氧化電催化劑為Cu4V2.1509.38，Cu4V2.15 09.38為單晶棒狀形貌或者為單晶棒組裝而成的超結(jié)構(gòu)，(^4%.1509.38單晶棒尺寸可調(diào)，直徑在10納米到500納米之間，長度在50納米到50微米之間。
[0005]如上所述葡萄糖氧化的電催化劑Cu4V2.1509.38的制備步驟如下:
[0006]a、原料包括四種:銅鹽、釩源、有機(jī)胺、溶劑。銅鹽可以選取硫酸銅、碘化亞銅、硝酸銅、氯化銅、乙酸銅為原料；釩源可以選用偏釩酸銨、偏釩酸鈉、五氧化二釩為原料；有機(jī)胺可以采用丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺等烷基有機(jī)胺為原料；溶劑采用去離子水；
[0007]b、配置前驅(qū)液:將銅鹽和釩源分別溶于去離子水中，形成溶液或者懸浮液，然后將兩種液混合，混合液中銅鹽和釩源的摩爾比例為0.1-10 ;然后加入有機(jī)胺，混合均勻。
[0008]C、將混合液體放入水熱反應(yīng)釜，于80_250°C溫度下保溫2_50小時；
[0009]d、取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫后，打開容器，倒出沉淀，洗滌，在干燥箱中進(jìn)行干燥；得到葡萄糖氧化的電催化劑Cu4V2.1509.38粉末。
[0010]用Cu4V2.1509.38納米粉末制作Cu4V2.1509.38修飾玻璃碳電極，電信號隨葡萄糖濃度的升高而升高，可以作為一種葡萄糖傳感器，用于葡萄糖溶液溶度的檢測來檢測葡萄糖。[0011 ] Cu4V2.15 09.38納米粉末制作Cu4V2.1509.38修飾玻璃碳電極的方法為=Cu4V2.15 09.38粉末分散于水中，然后滴加到玻璃碳電極，干燥后，滴加Naf1n溶液，干燥后即得Cu4V2.1509.38修飾的玻璃碳電極。
[0012]Cu4V2.15 09.38修飾的玻璃碳電極可作為一種葡萄糖傳感器檢測葡萄糖，檢測方法如下:
[0013]a、檢測系統(tǒng)為三電極測試系統(tǒng)，Cu4V215O9 38修飾的玻璃碳電極為工作電極，鉬絲為對電極，甘汞電極為參比電極，電解質(zhì)溶液溶度為0.1MNaOH溶液，測試為記時電流圖，測試電壓為0.65V。
[0014]b、隨著測試開始，不斷將葡萄糖加入到電解質(zhì)溶液中，測試電流-時間變化圖。
[0015]C、測試結(jié)果顯示，&1八.1509.38具有良好的葡萄糖電催化性能，測試中的電信號隨葡萄糖濃度的升高而升高，且在0-3mM葡萄糖濃度范圍內(nèi)呈線性趨勢。
[0016]本發(fā)明方法制備出Cu4V2.1509.38納米粉末，這種二元金屬氧化物具有優(yōu)異的葡萄糖氧化的電催化性能。該方法成本低，對環(huán)境友好，純度較高、易于推廣。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017](I)圖1為本發(fā)明Cu4V2.1509.38納米棒組裝的花狀超結(jié)構(gòu)的XRD圖譜。
[0018](2)圖2為本發(fā)明Cu4V2.1509.38納米棒組裝的花狀超結(jié)構(gòu)的電鏡照片。
[0019](3)圖3為本發(fā)明Cu4V2.1509.38修飾的玻璃碳電極的計時電流圖。
[0020](4)圖4為本發(fā)明Cu4V2.1509.38修飾的玻璃碳電極檢測到的電流與葡萄糖濃度對應(yīng)圖。

【具體實施方式】
[0021]實施例1:
[0022]將0.015克氯化銅和0.14克偏釩酸銨各自溶于20毫升蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后將上述兩種溶液混合，常溫下超聲振蕩15分鐘，然后加入0.3克丙胺，繼續(xù)振蕩15分鐘，將振蕩后的混合液體放入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱罐中，擰緊蓋子后，將水熱罐放入175°C烘箱中，保溫4小時后，將水熱罐取出烘箱，置于空氣中冷卻至室溫，然后將水熱罐子打開，倒出里面的混合物，在4000轉(zhuǎn)/分鐘的離心機(jī)中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復(fù)清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進(jìn)行干燥，得到產(chǎn)物。
[0023]實施例2:
[0024]將0.4克碘化亞銅和0.1克偏釩酸鈉各自溶于20毫升蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后將上述兩種溶液混合，常溫下超聲振蕩15分鐘，然后加入0.1克正己胺，繼續(xù)振蕩15分鐘，將振蕩后的混合液體放入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱罐中，擰緊蓋子后，將水熱罐放入120°C烘箱中，保溫9小時后，將水熱罐取出烘箱，置于空氣中冷卻至室溫，然后將水熱罐子打開，倒出里面的混合物，在4000轉(zhuǎn)/分鐘的離心機(jī)中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復(fù)清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進(jìn)行干燥，得到產(chǎn)物。
[0025]實施例3:
[0026]將0.5克硫酸銅和0.9克五氧化二釩各自溶于20毫升蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后將上述兩種溶液混合，常溫下超聲振蕩15分鐘，然后加入0.4克庚胺，繼續(xù)振蕩15分鐘，將振蕩后的混合液體放入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱罐中，擰緊蓋子后，將水熱罐放入220°C烘箱中，保溫24小時后，將水熱罐取出烘箱，置于空氣中冷卻至室溫，然后將水熱罐子打開，倒出里面的混合物，在4000轉(zhuǎn)/分鐘的離心機(jī)中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復(fù)清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進(jìn)行干燥，得到產(chǎn)物。
[0027]實施例4:
[0028]將0.1克乙酸銅和0.7克偏釩酸銨各自溶于20毫升蒸餾水中，攪拌至完全溶解，然后將上述兩種溶液混合，常溫下超聲振蕩15分鐘，然后加入0.7克十八胺，繼續(xù)振蕩15分鐘，將振蕩后的混合液體放入50毫升聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱罐中，擰緊蓋子后，將水熱罐放入150°C烘箱中，保溫34小時后，將水熱罐取出烘箱，置于空氣中冷卻至室溫，然后將水熱罐子打開，倒出里面的混合物，在4000轉(zhuǎn)/分鐘的離心機(jī)中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復(fù)清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進(jìn)行干燥，得到產(chǎn)物。
【權(quán)利要求】
1.一種葡萄糖氧化電催化劑，其特征在于葡萄糖氧化電催化劑為，為單晶棒狀形貌或者為單晶棒組裝而成的超結(jié)構(gòu)，。4\ 1509】單晶棒尺寸可調(diào)，直徑在10納米到500納米之間，長度在50納米到50微米之間。
2.如權(quán)利要求1所述一種葡萄糖氧化電催化劑的制備方法，其特征在于化，21509 38的制備步驟如下: (1)、原料包括四種:銅鹽、釩源、有機(jī)胺、去離子水； (2)、配置前驅(qū)液:將銅鹽和釩源分別溶于去離子水中，形成溶液或者懸浮液，然后將兩種液混合，混合液中銅鹽和釩源的摩爾比例為0.1-10 ；然后加入有機(jī)胺，混合均勻； (3)、將混合液體放入水熱反應(yīng)釜，于80-2501溫度下保溫2-50小時； (4)、取出反應(yīng)釜，冷卻至室溫后，打開容器，倒出沉淀，洗滌，在干燥箱中進(jìn)行干燥；得到葡萄糖氧化的電催化劑％\1509】粉末。
3.如權(quán)利要求2所述一種葡萄糖氧化電催化劑的制備方法，其特征在于所述制備步驟(1)中銅鹽選取硫酸銅、碘化亞銅、硝酸銅、氯化銅、乙酸銅為原料；釩源選用偏釩酸銨、偏釩酸鈉、五氧化二釩為原料；有機(jī)胺采用丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺為原料。
4.如權(quán)利要求2所述一種葡萄糖氧化電催化劑的制備方法，其特征在于用納米粉末制作成⑶八1509罾38修飾玻璃碳電極，制作方法為:將1509罾38粉末分散于水中，然后滴加到玻璃碳電極，干燥后，滴加^41011溶液，干燥后即得⑶八.1509罾38修飾的玻璃碳電極。
5.如權(quán)利要求4所述一種葡萄糖氧化電催化劑的制備方法，其特征在于用^4\1509】修飾的玻璃碳電極作為一種葡萄糖傳感器檢測葡萄糖，檢測方法如下: ￡1、檢測系統(tǒng)為三電極測試系統(tǒng)，1509罾38修飾的玻璃碳電極為工作電極，鉬絲為對電極，甘汞電極為參比電極，電解質(zhì)溶液溶度為0.11版10?溶液，測試為記時電流圖，測試電壓為0.65乂 ； I隨著測試開始，不斷將葡萄糖加入到電解質(zhì)溶液中，測試電流-時間變化圖； 匕測試結(jié)果顯示，％\ 1509】具有良好的葡萄糖電催化性能，測試中的電信號隨葡萄糖濃度的升高而升高，且在0-311)1葡萄糖濃度范圍內(nèi)呈線性趨勢。
【文檔編號】G01N27/327GK104383938SQ201410498720
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】秦明禮, 賈寶瑞, 曲選輝, 張自利, 劉燁, 儲愛民, 章林, 陳鵬起, 曹知勤 申請人:北京科技大學(xué)