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構，單晶棒尺寸可調，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釜，于80-250℃溫度下保溫2-50小時；取出反應釜，冷卻至室溫后，打開容器，倒出沉淀，洗滌，在干燥箱中進行干燥；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。本發明方法制備出Cu4V2.15O9.38納米粉末，具有優異的葡萄糖氧化的電催化性能。且該方法成本低，對環境友好,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
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米結構的粉末制備【技術領域】，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】
[0002]對葡萄糖進行快速可靠的檢測在許多領域具有十分重要的應用，如臨床醫學、生物技術、環境污染物監測和食品工業等領域，因此，葡萄糖傳感器的發展越來越受到科研人員的關注。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，化學環境，pH值敏感，特別是在人體血液中不穩定，制約了其在血糖測量等方面的應用。為了解決這個問題，研究人員進行了大量的工作去制造無酶葡萄糖傳感器，尋求更穩定的表現，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、穩定地催化葡萄糖氧化且具有快速反應動力學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介質中具有特征的表面電荷，能夠選擇性地催化葡萄糖的氧化，防止其他還原物質氧化帶來的中毒。
【發明內容】
[0003]本發明目的是利用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構，(^4%.1509.38單晶棒尺寸可調，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；有機胺可以采用丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺等烷基有機胺為原料；溶劑采用去離子水；
[0007]b、配置前驅液: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 ;然后加入有機胺，混合均勻。
[0008]C、將混合液體放入水熱反應釜，于80_250°C溫度下保溫2_50小時；
[0009]d、取出反應釜，冷卻至室溫后，打開容器，倒出沉淀，洗滌，在干燥箱中進行干燥；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、檢測系統為三電極測試系統，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溶液中，測試電流-時間變化圖。
[0015]C、測試結果顯示，&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葡萄糖濃度范圍內呈線性趨勢。
[0016]本發明方法制備出Cu4V2.1509.38納米粉末，這種二元金屬氧化物具有優異的葡萄糖氧化的電催化性能。該方法成本低，對環境友好，純度較高、易于推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017](I)圖1為本發明Cu4V2.1509.38納米棒組裝的花狀超結構的XRD圖譜。
[0018](2)圖2為本發明Cu4V2.1509.38納米棒組裝的花狀超結構的電鏡照片。
[0019](3)圖3為本發明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/分鐘的離心機中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進行干燥，得到產物。
[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/分鐘的離心機中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進行干燥，得到產物。
[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/分鐘的離心機中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進行干燥，得到產物。
[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/分鐘的離心機中離心，得到沉淀，然后用水和乙醇反復清洗，在干燥箱60°C保溫12小時進行干燥，得到產物。
【權利要求】
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構，。4\ 1509】單晶棒尺寸可調，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、有機胺、去離子水； (2)、配置前驅液: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 ；然后加入有機胺，混合均勻； (3)、將混合液體放入水熱反應釜，于80-2501溫度下保溫2-50小時； (4)、取出反應釜，冷卻至室溫后，打開容器，倒出沉淀，洗滌，在干燥箱中進行干燥；得到葡萄糖氧化的電催化劑％\1509】粉末。
3.如權利要求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；有機胺采用丙胺、丁胺、戊胺、己胺、庚胺、辛胺為原料。
4.如權利要求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、檢測系統為三電極測試系統，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溶液中，測試電流-時間變化圖； 匕測試結果顯示，％\ 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 優先權日:2014年9月25日
【發明者】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