一种三维柔性电极或三维柔性催化剂及它们的制备与应用的制作方法

文档序号:12215037阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)碳纤维/氧化锌复合材料的合成:将碳纤维进行氧化处理得到氧化后的碳纤维;然后,将所述氧化后的碳纤维浸泡在第一混合溶液中,在250℃~350℃下结晶生长氧化锌种子,得到表面生长有氧化锌种子的碳纤维,该第一混合溶液是以乙二醇甲醚为溶剂,溶质包括醋酸锌和乙二胺;接着,将所述表面生长有氧化锌种子的碳纤维置于第二混合溶液中,在90~110℃下进行水热反应,得到表面生长有氧化锌的碳纤维,即碳纤维/氧化锌复合材料,该第二混合溶液是以水为溶剂,溶质包括硝酸锌和六次甲基四胺;

(2)碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料的合成:配制三羟甲基氨基甲烷水溶液,该三羟甲基氨基甲烷水溶液中三羟甲基氨基甲烷的浓度为5mmol/L~10mmol/L;然后,再按照每1mL所述三羟甲基氨基甲水烷溶液加入2mg~4mg盐酸多巴胺的配料比向所述三羟甲基氨基甲水烷溶液中加入盐酸多巴胺,并向所述三羟甲基氨基甲水烷溶液中加入引发剂使所述引发剂在该三羟甲基氨基甲水烷溶液中的浓度为0.075mg/mL~0.1mg/mL;接着,在20℃~40℃的温度下,将所述步骤(1)得到的所述碳纤维/氧化锌复合材料加入至所述三羟甲基氨基甲水烷溶液中,搅拌反应至少5h,使盐酸多巴胺发生聚合并包裹在所述碳纤维/氧化锌复合材料上,得到被聚多巴胺包覆的所述碳纤维/氧化锌复合材料,即碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料;

(3)碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料的制备:配制贵金属盐水溶液,该贵金属盐水溶液中贵金属离子的浓度为1mmol/L~10mmol/L;接着,将所述贵金属盐水溶液进行冷却;然后,将所述步骤(2)得到的所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料加入到冷却后的所述贵金属盐水溶液中,在0℃~5℃的温度下搅拌反应10分钟~30分钟,洗涤后得到表面负载有贵金属颗粒的所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料,即碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料,该碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料即三维柔性电极或三维柔性催化剂。

2.一种三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)碳纤维/氧化锌复合材料的合成:将碳纤维进行氧化处理得到氧化后的碳纤维;然后,将所述氧化后的碳纤维浸泡在第一混合溶液中,在250℃~350℃下结晶生长氧化锌种子,得到表面生长有氧化锌种子的碳纤维,该第一混合溶液是以乙二醇甲醚为溶剂,溶质包括醋酸锌和乙二胺;接着,将所述表面生长有氧化锌种子的碳纤维置于第二混合溶液中,在90~110℃下进行水热反应,得到表面生长有氧化锌的碳纤维,即碳纤维/氧化锌复合材料,该第二混合溶液是以水为溶剂,溶质包括硝酸锌和六次甲基四胺;

(2)碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料的合成:配制三羟甲基氨基甲烷水溶液,该三羟甲基氨基甲烷水溶液中三羟甲基氨基甲烷的浓度为5mmol/L~10mmol/L;然后,再按照每1mL所述三羟甲基氨基甲水烷溶液加入2mg~4mg盐酸多巴胺的配料比向所述三羟甲基氨基甲水烷溶液中加入盐酸多巴胺,并向所述三羟甲基氨基甲水烷溶液中加入引发剂使所述引发剂在该三羟甲基氨基甲水烷溶液中的浓度为0.075mg/mL~0.1mg/mL;接着,在20℃~40℃的温度下,将所述步骤(1)得到的所述碳纤维/氧化锌复合材料加入至所述三羟甲基氨基甲水烷溶液中,搅拌反应至少5h,使盐酸多巴胺发生聚合并包裹在所述碳纤维/氧化锌复合材料上,得到被聚多巴胺包覆的所述碳纤维/氧化锌复合材料,即碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料;

(3)碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料的制备:配制贵金属盐水溶液,该贵金属盐水溶液中贵金属离子的浓度为1mmol/L~10mmol/L;接着,将所述贵金属盐水溶液进行冷却;然后,将所述步骤(2)得到的所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料加入到冷却后的所述贵金属盐水溶液中,在0℃~5℃的温度下搅拌反应10分钟~30分钟,洗涤后得到表面负载有贵金属颗粒的所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺复合材料,即碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料;

(4)碳纤维@氮掺杂碳管-贵金属复合材料的制备:将所述步骤(3)得到的所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料干燥后,在氩气的环境下于500~700℃进行碳化处理,使所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料中的聚多巴胺碳化为氮掺杂的碳管,从而得到碳纤维/氧化锌@氮掺杂碳管-贵金属复合材料;然后,将所述碳纤维/氧化锌@氮掺杂碳管-贵金属复合材料与酸溶液反应,使该碳纤维/氧化锌@氮掺杂碳管-贵金属复合材料中的氧化锌溶解,从而得到碳纤维@氮掺杂碳管-贵金属复合材料,该碳纤维@氮掺杂碳管-贵金属复合材料即三维柔性电极或三维柔性催化剂。

3.如权利要求1或2所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的所述引发剂为氯化钴、硝酸钴、氯化铜、硝酸铜、氯化镍和硝酸镍中的至少一种;

所述步骤(3)中,所述贵金属盐水溶液中的贵金属盐为氯金酸钾、氯钯酸钾、氯亚钯酸钾、氯铂酸钾和硝酸银中的至少一种。

4.如权利要求1或2所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述三羟甲基氨基甲烷水溶液中三羟甲基氨基甲烷的浓度优选为10mmol/L;所述步骤(3)中,所述贵金属盐水溶液中贵金属离子的浓度优选为5mmol/L。

5.如权利要求1或2所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述将碳纤维进行氧化处理得到氧化后的碳纤维,是将碳纤维置于双氧水溶液中12h得到氧化后的碳纤维,接着再用去离子水洗涤该氧化后的碳纤维,然后干燥处理得到的;优选的,所述双氧水溶液中双氧水的质量百分浓度为30%。

6.如权利要求1或2所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述第一混合溶液中醋酸锌的浓度为0.01~0.03mol/L,乙二胺的浓度为0.01~0.03mol/L;所述第二混合溶液中硝酸锌的浓度为0.08~0.2mol/L,六次甲基四胺的浓度为0.08~0.2mol/L;所述水热反应的时长优选为12小时。

7.如权利要求1或2所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,将所述贵金属盐水溶液进行冷却,是将所述贵金属盐水溶液置于冰浴中进行冷却。

8.如权利要求1或2所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,将所述步骤(3)得到的所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料干燥,是将所述碳纤维/氧化锌@聚多巴胺-贵金属复合材料进行冷冻干燥;所述碳化处理是在CVD炉中进行的,该碳化处理的时长为2h;将所述碳纤维/氧化锌@氮掺杂碳管-贵金属复合材料与酸溶液反应,是将所述碳纤维/氧化锌@氮掺杂碳管-贵金属复合材料放入所述酸溶液中搅拌1h~5h,所述酸溶液为盐酸溶液,该盐酸溶液中盐酸的浓度优选为0.1mol/L。

9.利用如权利要求1-8任意一项所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法制备得到的三维柔性电极或三维柔性催化剂。

10.利用如权利要求1-8任意一项所述三维柔性电极或三维柔性催化剂的制备方法制备得到的三维柔性电极或三维柔性催化剂在癌细胞的活性氧自由基检测中的应用。

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