[发明专利]聚二烯丙基二甲基氯化铵包覆的Fe1.833(OH)0.5O2.5负载氮掺杂石墨烯纳米复合传感材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚二烯丙基二甲基氯化铵包覆的Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5负载氮掺杂石墨烯纳米复合传感材料及其制备方法，其步骤为：超声下，采用氧化石墨固体制备氧化石墨烯的乙醇悬浮液；加入PDDA到悬浮液中搅拌均匀，继续加入FeCl₂·4H₂O搅拌均匀；将上述混合物与NH₃·H₂O混合后立即进行水热反应，其中，氧化石墨和NH₃·H₂O的比为1:1~1:5mg/μl；反应温度为160~200℃；洗涤、干燥后即得到所述的传感材料，该纳米复合传感材料的制备是一种科学综合纳米金属氧化物原位生长，氧化石墨烯同步还原与聚合物包覆功能化技术的一锅水热组装方法。本发明合成的杂化材料合成步骤简单、高效，易于大量制备，特别适用于作为亚硝酸盐的电化学催化侦测与分析。

技术领域

本发明涉及一种功能化石墨烯纳米材料及其制备方法，特别是一种聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）包覆的Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5负载氮掺杂石墨烯（NG）纳米复合传感材料及其制备方法，属于材料制备领域。

背景技术

亚硝酸盐广泛存在于人类环境中，是自然界中最普遍的含氮化合物，绿色植物的氮源，食品工业中常作为食物添加剂和防腐剂。饮用水中亚硝酸盐的污染可以导致很多疾病如高铁血红蛋白症、蓝婴综合症还有胃癌等，这些疾病都是由亚硝酸盐和胺类物质反应所生成的亚硝胺造成的。由于亚硝酸盐对环境和人类健康的有害影响，因此对于亚硝酸盐灵敏的检测已经引起了高度的重视。

一些已经被开发应用的分析手段包括分光光度法、化学荧光法、毛细管电泳法、色谱法等，这些分析方法通常需要昂贵的仪器设备、复杂的检测步骤而且消耗大量的时间，和这些方法相比，电化学方法可以提供相对紧凑、廉价、可靠、灵敏以及即时的分析检测。多种功能性纳米材料已经被探索来修饰电极，来降低过电压和提高亚硝酸盐传感的灵敏度。

碳纳米结构（包括富勒烯、碳纳米管和石墨烯等）在电化学检测方面已经拥有大量的应用。因为这些材料拥有高电导率、宽电位窗、在大多数电解质中拥有良好的化学稳定性以及表面易再生的优点。在碳材料中，石墨烯（Graphene），作为新型的二维纳米材料，为寻求理想的纳米结构提供了重要的渠道。石墨烯和其他组分的协同作用可以赋予材料新的特性使得材料针对不同需求具有不同的潜在的应用，例如金属-金属氧化物纳米粒子、聚合物以及生物分子等二元催化体系。然而，具有催化活性的纳米粒子的负载虽然表现出了良好的电化学性能，但由于其结构上的特点纳米粒子在石墨烯的表层固载，导致分散性上较差。聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDDA），一种线型的阳离子聚电解质，可有效提高材料分散性。而在现有技术中，构建三元复合材料往往需要复杂的工艺，浪费了大量了人力，物力，三废较高。因而，利用简单技术实现多元组分构建纳米传感亦成为目前最重要和最具挑战的工作之一。（1. L. Cui, T. Pu, Y. Liu, X. He, Electrochim. Acta 88 (2013) 559-564.2. J. Jiang, W. Fan, X. Du, Biosens. Bioelectron. 51 (2014) 343-348）

但在上述方法中，材料制备所采用的方法与本发明采用的方法不同。一般地，文献中报道的方法多为复杂的多步操作，且合成步骤操作繁琐，难于工业化大规模生产，三废较多。

发明内容

本发明针对现有技术存在的操作繁琐、复杂，三废较大等不足，提供一种聚二烯丙基二甲基氯化铵（PDDA）包覆的Fe_1.833(OH)_0.5O_2.5负载氮掺杂石墨烯（NG）纳米复合传感材料及其制备方法。