[发明专利]一种复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种碳纳米管‑硫堇/金纳米粒子复合物及其制备方法。以酸化切割的碳纳米短管和硫堇为原料，制备高装载硫堇电信号分子的碳纳米管‑硫堇复合物；以碳纳米管‑硫堇复合物作为支撑基质，通过Au‑N和Au‑S键合还原的微金纳米粒子，以此制备三元纳米复合材料。该复合材料具有高导电性，金粒子尺寸小、分散均匀、比表面积大、在基底上的附着能力强。本发明的方法简单、方便、易于操作。制备的复合物可作为灵敏的电信号探针用于免疫传感器和DNA传感器。

技术领域

本发明具体涉及一种纳米粒子复合材料，具体涉及一种碳纳米管-硫堇/金纳米粒子复合物 (CNTs-Thi/AuNPs)及其制备方法和用途，属于材料工程技术领域。

背景技术

碳纳米管(CNTs)由于具有理想的电子特性，大的比表面积，良好的生物相容性，易于制备及能形成三维导电矩阵等而被广泛应用于材料研究领域。虽然碳纳米管具有两个终端，但由于离子渗透性差，进入内孔到达内表面难，所以其表面的利用率仍主要局限于它们的外层表面，而内表面的利用率低。近年来，已有研究人员认为碳纳米管的催化能力受其表面缺陷影响，缺陷不仅可以改变物理性质，还可以调节碳纳米管参与的化学反应性。据报道，提高缺陷的碳纳米管可提高燃料电池的电催化活性，一定缺陷密度的碳纳米管能更快的催化苯生成苯酚。此外，长的碳纳米管之间会发生相互交缠而出现堆叠或聚集，而短碳纳米管之间相互作用相对较弱，为提高碳纳米管的分散性和一定程度上提高其催化性能，通过超声和浓酸处理后的碳纳米管缺陷密度被提高，碳管被切割变短，而且因碳管之间的静电排斥使其具有高分散性。

硫堇是一种阳离子吩噻嗪染料，具有电化学活性，是一种经常使用的电信号指示剂。它可以通过π-π堆积，疏水相互作用和静电相互作用附着在碳纳米管的表面。我们已研究了羧基化的多壁碳纳米短管对硫堇具有很高的负载能力，这对于作为灵敏的电化学探针是非常有利的。金纳米粒子的直径为1～100nm，具有高电子密度、介电特性和催化作用，能与多种生物大分子结合，且不影响其生物活性。因而被广泛用于生物标记、传感器构建、光学探针、电化学探针、组织修复、DNA、葡萄糖传感器等领域。已有研究表明，硫堇可以作为辅助还原剂调节金纳米粒子生成的形态，粒径。在不同条件和支撑基质上，生成的金纳米粒子有很大的差别，这也将影响它的电催化性能和应用。

现已有研究的碳纳米管/金纳米粒子复合体系多是分步完成，且制备的复合材料中金纳米粒子的粒径都较大(10nm)。而直径大的金粒子在碳管上分布不够均匀，在碳纳米管表面的附着力较弱，导致金纳米粒子容易从碳纳米管表面脱落。目前，以碳纳米管-硫堇(尤其是多壁碳纳米管-硫堇)作为金纳米粒子的辅助还原剂和支撑基质的相关研究还未见任何文献和专利报道。

发明内容

本发明目的在于利用静电作用和π-π堆积原理，在温和条件下制备一种碳纳米管-硫堇超分子复合材料，并以此材料为支撑基质，合成高分散的微金纳米粒子，制得碳纳米管-硫堇/ 金纳米粒子复合材料。该纳米复合材料具有高导电性，高硫堇装载量，通过微金纳米粒子可对蛋白分子、抗体或DNA分子具有高固定量。本发明中硫堇均匀分散在碳纳米管上，其分子中所含的-NH₂和-S-有助金的还原沉降、分散与稳定；在本发明中，合成了碳纳米管-硫堇/ 金纳米粒子复合材料，可作为灵敏的电信号探针用于免疫传感器和DNA传感器。

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种碳纳米管-硫堇/金纳米粒子复合材料。

一种碳纳米管-硫堇/金纳米粒子复合材料，该复合材料以碳纳米管-硫堇复合物为支撑基质、金纳米粒子分散在碳纳米管-硫堇复合物上，从而获得的三元复合材料。

在本发明中，碳纳米管-硫堇复合物通过将硫堇水溶液分散于碳纳米管水溶液中获得。

在本发明中，金纳米粒子分散在碳纳米管-硫堇复合物上，是通过碳纳米管-硫堇复合物分散于氯金酸溶液中，碳纳米管-硫堇复合物对氯金酸有辅助还原作用并与还原获得的金纳米粒子有成键作用，氯金酸还原形成的微金纳米粒子被均匀的捕获在碳纳米管-硫堇复合物上。