CN108398469B - 一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法 - Google Patents

一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108398469B
CN108398469B CN201810258907.6A CN201810258907A CN108398469B CN 108398469 B CN108398469 B CN 108398469B CN 201810258907 A CN201810258907 A CN 201810258907A CN 108398469 B CN108398469 B CN 108398469B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
palladium
titanium carbide
solution
dna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810258907.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108398469A (zh
Inventor
王斌
陈久存
郑九尚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University
Original Assignee
Southwest University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University filed Critical Southwest University
Priority to CN201810258907.6A priority Critical patent/CN108398469B/zh
Publication of CN108398469A publication Critical patent/CN108398469A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108398469B publication Critical patent/CN108398469B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
    • G01N27/308—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells at least partially made of carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种新型碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法。利用碳化铝钛粉末为原料合成二维碳化钛（Ti3C2）纳米片，再吸附单链脱氧核糖核酸分子（DNA）形成Ti3C2/DNA复合纳米材料。然后以该复合材料为模板。利用DNA的诱导作用，在表面依次沉积钯纳米粒子（PdNPs）和铂纳米粒子（PtNPs），从而制得Ti3C2/Pd/Pt 纳米复合材料。该复合材料具有较好的导电性和电催化活性，是一种非常理想的电化学生物传感器的电极材料。该材料可以用于构建多巴胺（DA）传感器，用于人血清样品中DA的灵敏检测，在生物医学检测方面有很大的应用价值。

Description

一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于传感器技术领域，涉及一种电化学传感器电极制备材料及其制备方法。
背景技术
MXene是一种二维过渡金属碳/氮化物家族，具有独特的物理和化学性能，如高的亲水性，良好的化学稳定性，优异的导电性和环境友好等特性。碳化钛（Ti3C2）是其中研究较多的一个材料。MXene材料是一种理想的导电基体，可有效改善电子转移动力学，在生物传感中具有很好的应用前景，基于MXene的生物传感器具有高灵敏度和高选择性。新型MXene复合材料不仅可以充分利用材料的有利性能，而且可以给材料附加新的功能。因此开发复合纳米材料是拓展其应用范围的必由之路。
多巴胺（DA）是生物体内重要的儿茶酚胺类神经递质，在人体肾脏、新陈代谢、心血管和中枢神经系统中起着非常重要的作用。DA水平异常可能导致神经系统疾病等各种疾病，如精神分裂症，帕金森病和阿尔茨海默病。因此，精确测定DA在生物医学和人类健康中有着非常重要的作用。目前对DA传感器的研究得到很大的关注，但要制备实用的DA传感器还需要不懈的努力，最主要的就是合成出性能更好的电极材料。本发明中合成的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料具有极好的导电性和催化活性，制备的电化学传感器对DA具有灵敏的电化学响应。可以用于精确检测血液中多巴胺的浓度。
发明内容
本发明目的在于提供一种碳化钛/钯/铂（Ti3C2/Pd/Pt）纳米复合材料的制备方法。在本发明所述的制备方法中，利用Ti3C2与DNA复合作为模板用于Pd/Pt NPs的组装，构建具有催化活性的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料。该方法制备过程容易操作，材料的性能可控，表面修饰的Pd/Pt纳米粒子分布均匀，合成的复合材料催化活性高、可用于构建灵敏的生物传感器用于生物体系中多巴胺浓度检测。
为达到上述目本发明的技术方案如下：
一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在磁力搅拌的条件下，将Ti3AlC2粉末慢慢加入到氢氟酸溶液中，反应45小时以刻蚀Ti3AlC2中Al层；再将得到的溶液离心分离、用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液；然后在氮气保护下，将得到的分散液在冰水浴中超声1小时，再以500 rpm的转速离心，收集上清液用0.2 µm滤膜抽滤，得到二维Ti3C2纳米片；
（2）将制得的Ti3C2纳米片分散到DNA溶液中，超声30分钟，再用10000 rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料；
（3）将Ti3C2/DNA复合材料分散到7.5mL去离子水，加入PdCl2溶液，在冰水浴条件下慢慢滴加新制的NaBH4溶液，反应后钯纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上；再加入H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀再慢慢滴加NaBH4溶液，在冰水浴中持续搅拌30分钟使其完全反应，使得铂纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上，然后离心分离、用去离子水清洗，得到Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料。
进一步，所述步骤(1)中的氢氟酸溶液通过1.98g LiF与30mL 6M HCl混合配制。
进一步，所述步骤(1)中的用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液，需要清洗至溶液pH ≈ 6。
进一步，所述步骤(2)中的DNA为单链DNA，可以通过dsDNA在95°C退火10分钟，然后在冰水浴中快速冷却到室温制得。
进一步，所述步骤(2)中的DNA与Ti3C2的质量比为 （0.5~1.5）: 1.0。最优的比例为：1：1.1。
进一步，所述步骤(3)中的PdCl2 浓度为0.01M， NaBH4溶液浓度为0.01M，H2PtCl6·6H2O溶液浓度为0.01M。
进一步，所述步骤(3)中的Ti3C2 : PdCl2 : H2PtCl6·6H2O的质量比为1：（0.6~1.3）：（1.5~2.8）。
优选的，所述步骤(3)中的Ti3C2 : PdCl2 : H2PtCl6·6H2O的质量比为1：1.1：2.5。
本发明的有益效果主要体现在：
本发明公开了一种利用Ti3C2与DNA的复合模板诱导Pd/Pt NPs的组装，合成Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的方法。该方法制备方法可控、容易操作，制备的材料Pd/Pt纳米粒子分布均匀、催化活性高、可用于构建灵敏的生物传感器用于生物体系中多巴胺浓度检测。
附图说明
图1为实施例1中Ti3C2纳米片的扫描电镜图片。
图2为实施例1中Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的扫描电镜图片。
图3为实施例1中Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的X射线衍射谱图（XRD）。
图4为实施例1中利用Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料构建的电化学传感器对多巴胺的电化学响应图和对多巴胺检测的标准曲线。
具体实施方式
下面结合一些具体的实施例对本发明的技术方案进一步说明，但本发明的实施方式并不受限于此。
实施例1
（1）将3g原料Ti3AlC2与1.98 g LiF与30 mL 6 M HCl溶液混合，在聚四氟乙烯的反应器中，在40℃水浴中持续搅拌45 h；然后加入去离子水将溶液稀释40倍，以7500 rpm转速离心15分钟，用去离子水清洗直至上清液的PH≈6。然后收集沉淀并分散于去离子水，在氮气保护下在冰水浴中超声1 h将Ti3C2剥离，然后以500 rpm的转速离心5分钟，收集上清液用0.2 µm滤膜抽滤，得到Ti3C2纳米片。通过图1所示的Ti3C2纳米片的扫描电镜图片，可以发现制得的Ti3C2纳米片的结构呈现于剥离的石墨类似的二维片层结构。
（2）取1mg鲱鱼精DNA溶于1mL去离子水，于95℃水浴中退火10 min，然后迅速于冰水浴中快速冷却，以制备单链DNA。将制得的Ti3C2纳米片分散到DNA溶液中，冰水浴中超声30分钟，再用10000 rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料。
（3）配制1 mL 1 mg/mL的Ti3C2/DNA分散液，加入1 mL 0.01 M的PdCl2溶液并磁力搅拌20 min，然后缓慢滴加100 μL 0.1 M的NaBH4，在冰水浴中超声30 min。再加入1.2 mL0.01 M的H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀后再缓慢滴加400 μL 0.1 M的NaBH4，于冰水浴中超声30 min。最后使用去离子水清洗溶液3次，得到Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料。通过图2所示的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的扫描电镜图片，可以知道在Ti3C2纳米片表面形成一层均匀地Pd-Pt纳米颗粒，该材料的催化性能比单纯的修PdNPs或PtNPs的Ti3C2纳米片要高。通过图3所示的Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的X射线衍射谱图（XRD），将其与Ti3AlC2、Ti3C2、和Pd/Pt衍射图对比，证明Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料的形成。另外，如图4所示，利用Ti3C2/Pd/Pt纳米复合材料构建的电化学传感器对多巴胺的电化学响应图和对多巴胺检测的标准曲线。通过对多巴胺的电化学响应检测及标准曲线，证明该复合材料的催化活性及对多巴胺检测的可行性。

Claims (8)

1.一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在磁力搅拌的条件下，将Ti3AlC2粉末慢慢加入到氢氟酸溶液中，反应45小时以刻蚀Ti3AlC2中Al层；再将得到的溶液离心分离、用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液；然后在氮气保护下，将得到的分散液在冰水浴中超声1小时，再以500 rpm的转速离心，收集上清液用0.2 µm滤膜抽滤，得到二维Ti3C2纳米片；
（2）将制得的Ti3C2纳米片分散到ssDNA溶液中，超声30分钟，再用10000 rpm转速离心分离，用去离子水清洗3次，得到Ti3C2/DNA复合材料；
（3）将Ti3C2/DNA复合材料分散到7.5mL去离子水，加入PdCl2溶液，在冰水浴条件下慢慢滴加新制的NaBH4溶液，反应后钯纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上；再加入H2PtCl6·6H2O溶液，混合均匀再慢慢滴加NaBH4溶液，在冰水浴中持续搅拌30分钟使其完全反应，使得铂纳米粒子沉积在Ti3C2/DNA复合材料上，然后离心分离、用去离子水清洗，得到碳化钛/钯/铂（Ti3C2/Pd/Pt）纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的氢氟酸溶液通过1.98g LiF与30mL 6M HCl混合配制。
3.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的用去离子水离心清洗得到Ti3C2分散液，需要清洗至溶液pH ≈ 6。
4.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的DNA为单链DNA，可以通过dsDNA在95°C退火10分钟，然后在冰水浴中快速冷却到室温制得。
5.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的DNA与Ti3C2的质量比为（0.5~1.5）: 1.0。
6.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的PdCl2 浓度为0.01M， NaBH4溶液浓度为0.01M， H2PtCl6·6H2O溶液浓度为0.01M。
7.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的Ti3C2 : PdCl2 : H2PtCl6·6H2O的质量比为1：（0.6~1.3）：（1.5~2.8）。
8.根据权利要求1所述的一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中的Ti3C2 : PdCl2 : H2PtCl6·6H2O的质量比为1：1.1：2.5。
CN201810258907.6A 2018-03-27 2018-03-27 一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法 Expired - Fee Related CN108398469B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810258907.6A CN108398469B (zh) 2018-03-27 2018-03-27 一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810258907.6A CN108398469B (zh) 2018-03-27 2018-03-27 一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108398469A CN108398469A (zh) 2018-08-14
CN108398469B true CN108398469B (zh) 2019-12-20

Family

ID=63091673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810258907.6A Expired - Fee Related CN108398469B (zh) 2018-03-27 2018-03-27 一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108398469B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112578011A (zh) * 2020-12-08 2021-03-30 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 用于检测多巴胺和尿酸的传感器及检测方法
CN112858252B (zh) * 2021-01-05 2022-04-15 中山大学 Ti3C2Tx复合材料在检测呋喃妥因和氧氟沙星中的应用和检测方法
CN114235916B (zh) * 2021-11-26 2022-10-21 华南理工大学 电化学生物传感器及其制备方法与应用
CN114563454A (zh) * 2022-02-28 2022-05-31 吉林大学 基于Au/Ti3C2Tx修饰玻碳工作电极的多巴胺电化学传感器及其制备方法
CN116477658A (zh) * 2023-04-17 2023-07-25 广州大学 一种Ti3C2/TiO2纳米复合材料、PEC传感器及其制备方法和应用
CN117288816A (zh) * 2023-08-01 2023-12-26 广东工业大学 一种基于MXene-DNA的复合材料、传感器及其制备方法和在检测阿霉素中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104923305A (zh) * 2015-05-21 2015-09-23 天津大学 Dna修饰的石墨烯基镍钯铂纳米复合材料及其制备方法
CN106981667A (zh) * 2017-05-09 2017-07-25 河海大学 一种二维碳化钛/碳纳米管负载铂颗粒复合材料的制备方法
CN107621493A (zh) * 2017-09-06 2018-01-23 重庆医科大学 一种用于重金属铅污染物检测的电化学传感器制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104923305A (zh) * 2015-05-21 2015-09-23 天津大学 Dna修饰的石墨烯基镍钯铂纳米复合材料及其制备方法
CN106981667A (zh) * 2017-05-09 2017-07-25 河海大学 一种二维碳化钛/碳纳米管负载铂颗粒复合材料的制备方法
CN107621493A (zh) * 2017-09-06 2018-01-23 重庆医科大学 一种用于重金属铅污染物检测的电化学传感器制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Lenka Lorencova et al..Highly stable Ti3C2Tx(MXene)/Pt nanoparticles-modified glassy carbon electrode for H2O2and small molecules sensing applications.《Sensors and Actuators B: Chemical》.2018,第263卷360-368. *
Noble metal dispersed multiwalled carbon nanotubes immobilized ss-DNA for selective detection of dopamine;S.S. Jyothirmayee Aravind et al.;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20110131;第155卷;679-686 *
Xiaolei Zhu et al..Alkaline intercalation of Ti3C2MXene for simultaneous electrochemical detection of Cd(II), Pb(II), Cu(II) and Hg(II).《Electrochimica Acta》.2017,第248卷46-57. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108398469A (zh) 2018-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108398469B (zh) 一种碳化钛/钯/铂纳米复合材料的制备方法
CN108614023B (zh) 一种Mxene-磷酸锰复合电极材料的制备及应用
Wang et al. Non-enzymatic glucose sensor with high sensitivity based on Cu-Al layered double hydroxides
Peng et al. Peroxidase-like activity of Au@ TiO2 yolk-shell nanostructure and its application for colorimetric detection of H2O2 and glucose
Li et al. Carbon quantum dots/octahedral Cu2O nanocomposites for non-enzymatic glucose and hydrogen peroxide amperometric sensor
Yin et al. In situ reduction of the Cu/Cu2O/carbon spheres composite for enzymaticless glucose sensors
Baharfar et al. Exploring interfacial graphene oxide reduction by liquid metals: Application in selective biosensing
Sohrabi et al. A PCR-free genosensing platform for detection of Shigella dysenteriae in human plasma samples by porous and honeycomb-like biochar decorated with ultrathin flower-like MoS2 nanosheets incorporated with Au nanoparticles
Wang et al. Copper nanoparticles modified graphitic carbon nitride nanosheets as a peroxidase mimetic for glucose detection
CN111517360B (zh) 一种基于含磷钼多金属氧酸盐的纳米复合材料及其制备方法、适体传感器及其电极
Güneş et al. Synthesis of hierarchical hetero-composite of graphene foam/α-Fe2O3 nanowires and its application on glucose biosensors
Li et al. Petal-like graphene–Ag composites with highly exposed active edge sites were designed and constructed for electrochemical determination of metronidazole
Ma et al. Fabrication and characterization of non-enzymatic glucose sensor based on bimetallic hollow Ag/Pt nanoparticles prepared by galvanic replacement reaction
Rahmati et al. Hierarchical nickel hydroxide nanosheets grown on hollow nitrogen doped carbon nanoboxes as a high-performance surface substrate for alpha-fetoprotein cancer biomarkers electrochemical aptasensing
Xiao et al. Networked cobaltous phosphate decorated with nitrogen-doped reduced graphene oxide for non-enzymatic glucose sensing
CN106896148A (zh) 一种普鲁士蓝/石墨烯纳米复合材料的制备方法
CN105606684B (zh) 一种基于蛋白质的石墨烯-单壁碳纳米管-纳米金复合物的制备方法及其应用
Salarizadeh et al. NiO–MoO3 nanocomposite: A sensitive non-enzymatic sensor for glucose and urea monitoring
CN110104642A (zh) 一种2D+2D的MoS2-Ag-rGO纳米复合物及其制备方法
CN102390862A (zh) 一种液相沉淀法制备氧化锌多孔空心球的方法
Kannan et al. Nickel-phosphate pompon flowers nanostructured network enables the sensitive detection of microRNA
Blasques et al. Synthesis and characterization of a new ceramic nanomaterial SiO2/NPsSm2O3/C-graphite for the development of electrochemical sensors
Feng et al. NiNP/Cu-MOF-C/GCE for the the noninvasive detection of glucose in natural saliva samples
Arif et al. Ag functionalized In2O3 derived from MIL-68 (In) as an efficient electrochemical glucose sensor
CN105866208A (zh) CeO2 @CNT核壳纳米线阵列及其制备方法和用途

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191220

Termination date: 20210327

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee