[发明专利]一种贵金属单原子催化剂及其制备方法以及在检测抗坏血酸中的应用

说明书

本发明提供了一种贵金属单原子催化剂，由碳载体和贵金属元素组成，所述贵金属原子以阳离子物种的形式原子级分散在所述碳载体表面。本发明提供的贵金属单原子催化剂具有单原子活性中心，相比于商业导电炭黑，对抗坏血酸的检测效果明显提升，具有灵敏度高、检测限低、选择性好等优点，能够满足生物传感中直接或间接的定量监测。

技术领域

本发明属于电化学传感技术领域，具体涉及一种贵金属单原子催化剂及其制备方法以及在检测抗坏血酸中的应用。

背景技术

抗坏血酸是机体正常运转必不可少的化合物，可通过饮食摄入，含量不足时可能导致坏血病、骨质疏松、厌食等多种疾病，因此检测食物、药物乃至人体生理环境中抗坏血酸的含量尤为重要。目前已报道有很多检测抗坏血酸的有效手段，常用的有分光光度法、荧光法、毛细管电泳法、高效液相色谱法和安培检测法等，其中，电化学方法由于具有检测灵敏、设备简单、便携性强以及条件温和等优点而被广泛应用。

在不依赖酶等生物分子的条件下，电化学传感技术仍存在检测范围窄、选择性较差等问题，有针对性地设计开发高效催化剂是应对这些挑战的重要途径。单原子催化剂具有高活性、高选择性以及100％的金属原子利用率，在提高生物传感性能方面表现出极大的应用潜力。同时，随着单原子催化剂研究的逐渐深入，普适性合成方法和宏量制备工艺都已有报道，为其实际应用的拓展提供了支持。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种贵金属单原子催化剂及其制备方法以及在检测抗坏血酸中的应用，本发明提供的贵金属单原子催化剂可用于电极修饰，且表现出优异的对抗坏血酸的电化学传感性能。

本发明提供了一种贵金属单原子催化剂，由碳载体和贵金属元素组成，所述贵金属原子以阳离子物种的形式原子级分散在所述碳载体表面。

优选的，所述碳载体选自导电炭黑。

优选的，所述导电炭黑选自KJ600、BP2000、XC72和N326中的一种。

优选的，所述贵金属元素选自Ru、Pd、Au和Pt中的一种。

优选的，所述贵金属元素与导电炭黑的质量比为(1～1.5):100。

本发明还提供了一种上述贵金属单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将贵金属化合物溶解于低沸点低极性溶剂中，得到贵金属溶液；

边研磨导电炭黑，边向导电炭黑中滴加贵金属溶液，经充分研磨后溶剂挥发，得到固体粉末；

将所述固体粉末进行热处理，得到贵金属单原子催化剂。

优选的，所述贵金属化合物选自乙酰丙酮钌、乙酰丙酮钯、氯金酸和乙酰丙酮铂中的一种；

所述低沸点低极性溶剂选自丙酮、四氢呋喃和2-丁酮中的一种；

所述贵金属化合物溶解在低沸点低极性溶剂中时的浓度为8～16mg/mL。

优选的，所述热处理在惰性气氛条件下进行，所述热处理的温度高于所述低沸点低极性溶剂沸点5～10℃，热处理的时间为12～16h。

本发明还提供了一种上述贵金属单原子催化剂在抗坏血酸检测中的应用。

与现有技术相比，本发明提供了一种贵金属单原子催化剂，由碳载体和贵金属元素组成，所述贵金属原子以阳离子物种的形式原子级分散在所述碳载体表面。本发明提供的贵金属单原子催化剂具有单原子活性中心，相比于商业导电炭黑，对抗坏血酸的检测效果明显提升，具有灵敏度高、检测限低、选择性好等优点，能够满足生物传感中直接或间接的定量监测。

附图说明

图1为本发明实施例1～4制备的Ru单原子、Pd单原子、Au单原子、Pt单原子催化剂的扫描和透射电子显微镜图像；