[发明专利]一种激光直写图案化纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器的制备方法与应用

说明书

本发明属于图案化纸基柔性电子制备技术领域，具体公开了一种激光直写图案化纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器的制备方法与应用。所述方法包括：将氧化石墨烯与纤维素纸浆混合，加入结合剂得到氧化石墨烯纸；再将氧化石墨烯纸浸泡在氯金酸溶液中再进行激光图案化还原。在还原氧化石墨烯的同时在石墨烯表面接种了纳米金颗粒；再将图案化还原的纸电极放入氯金酸中，使纳米金在其表面生长得到电化学传感器，可用于双氧水的电化学传感检测。本发明利用激光还原氧化石墨烯的同时在石墨烯表面接种了纳米金颗粒，促进了纳米金在电极表面的图案化生长。本发明不需要添加还原剂，简化了纳米金修饰的工艺，得到的传感器表面修饰的纳米金更均匀。

技术领域

本发明属于图案化纸基柔性电子制备技术领域，特别涉及一种激光直写图案化纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器的制备方法与应用。

背景技术

纸基电化学传感器是一种以纤维素纸为基底负载导电材料作为电极用于化学物质精确检测的传感装置。与传统的电化学传感器相比纸基电化学传感器具有成本低、携带便捷、可抛弃等优点，因此纸基电化学传感器将会在健康检测、食品安全、环境保护等领域被广泛的应用。目前纸基传感器的制备主要采用丝网印刷的方法。但由于纸基底的和导电油墨的多样性，使不同批次制备出的传感器具有明显的差异性，从而影响纸基电化学传感器的商业化应用。

氧化石墨烯是一种具有大量含氧官能团的石墨烯衍生物。通过化学氧化法制备氧化石墨烯已经成为当前石墨烯制备的主要生产工艺之一。氧化石墨烯具有很好的水分散性，从而有利于其进一步的加工利用。但由于含氧官能团的存在，氧化石墨烯片层间间隙较大，使其不具有导电的性质，因此限制了氧化石墨烯产品的应用。为解决这一问题，当前的工艺主要采用化学法对氧化石墨烯进行还原，去除其表面的含氧官能团使其具有高导电性。但还原法的生产工艺成本高，且不能进行图案化生产。基于激光热还原制备图案化石墨烯电极已逐渐成为当前的热点方向。然而与纤维素复合的氧化石墨烯纸在空气环境下的激光直写还原法仍存在很多问题。这是由于纤维素在高温下由于氧气的存在会进行燃烧，从而导致图案化电极制备的失败。

纳米金(Au NPs)是一种常见的电化学传感器修饰材料。在电化学传感器表面修饰纳米金能够提高传感器的灵敏度和电化学活性。传统的方法在纸基电化学传感器表面修饰Au NPs主要采用电沉积法和混合油墨印刷法。但复杂的制备工艺使制备的纸基传感器均一性较差，从而使制备的纸基电化学传感器不能用于商业化的应用。因此，如何制备出高精度的图案化Au NPs@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器仍存在许多问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种激光直写图案化纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器的制备方法。

本发明另一目的在于提供上述方法制备得到的纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器。

本发明再一目的在于提供上述纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器在双氧水检测中的应用。

本发明的目的通过下述方案实现：

一种纳米金@还原氧化石墨烯纸基电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：

(1)氧化石墨烯纸的制备：

将纤维素纸浆分散在水中，加入氧化石墨烯并持续搅拌使氧化石墨烯与纤维素混合均匀；加入结合剂继续搅拌直到水变澄清得到浆料；再将浆料倒入纸页成型机中抄纸，经过干燥得到氧化石墨烯纸；

(2)吸附金离子：

将步骤(1)中的氧化石墨烯纸浸泡在氯金酸溶液中，使其充分吸收氯金酸溶液；

(3)激光直写法图案化还原氯金酸与氧化石墨烯；

将步骤(2)中吸附了氯金酸溶液的氧化石墨烯纸平铺在玻璃表面，并放入激光直写机中进行图案化还原，得到图案化的含有纳米金颗粒的还原氧化石墨烯电极；