1.一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤1:石墨烯量子点的制备:pH=9.5-10.5下,将氧化石墨溶液超声分散后转移至聚四氟乙烯反应釜中,210-230℃反应20-30 h,抽滤,透析得到石墨烯量子点,55-65℃下真空干燥6-10 h,保存备用;
步骤2:烯基丁二酸铜的制备:75-85℃下,在烯基丁二酸钠水溶液中引入氯化铜水溶液,再在室温下搅拌10-15 h;
抽滤,洗涤,干燥,保存备用;
步骤3:超薄卟啉纳米片的制备:10 min内在氯化锆/吡嗪/聚丙烯酸胺/水/乙醇的混合溶液中加入四苯基卟啉/水/乙醇混合溶液,超声分散,在聚四氟乙烯反应釜中75-85℃下反应14-18 h,产物离心,洗涤,分散在乙醇溶液中,得到超薄卟啉纳米片乙醇溶液,保存备用;
步骤4:铜-石墨烯量子点-超薄卟啉纳米片复合物的制备:70-80℃搅拌下,将超薄卟啉纳米片乙醇溶液、烯基丁二酸铜和石墨烯量子点混合,然后将该混合溶液超声分散,干燥后在管式炉中以4-6℃/min的速度升温至480-520℃,焙烧1-3h,得到的粉末分散在丙酮溶液中;
步骤5:铜-石墨烯量子点-超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法:将步骤4制备的溶液分散在预处理后的玻璃电极上,干燥,随后将全氟磺酸溶液涂布在基板上并自然风干。
2.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤1中,所述氧化石墨溶液的制备方法如下:在冰水浴中将 1.5-2.5 g 纯度99.5%以上的天然石墨粉与45-55 ml 浓硫酸混合后,搅拌5-15 min后,用超声波分散处理仪超声 10-20min,然后加入0.8-1.2 g硝酸钠,转移进低温反应浴中,在2-4℃下反应
1-3 h,并在此过程中分三次缓慢加入 8-12g高锰酸钾;低温反应完成后,将上述混合液转移进恒温水浴锅中,在30-40℃中反应1-3 h,结束后转入高温,在85-95℃中反应0.5-1.5 h;然后加入80-120 ml去离子水稀释,搅拌15-25 min,待冷却至室温后加入双氧水,待溶液变成亮黄色时在400-600 rpm下离心8-12 min;取上层悬浮液,在80-120 ml浓度为4-6wt% 的盐酸溶液中浸泡20-40min,然后在8000-12000rpm下离心5-10 min,如此反复直至 pH=
6.5-7.5时,取下层沉淀溶于去离子水中保存。
3.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤1中,超声分散10-20 min;用微孔膜减压抽虑;使用500 Da 透析微孔膜在去离子水中透析 20-30 h。
4.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤2中,以g和mL计,烯基丁二酸钠水溶液中烯基丁二酸钠的添加量为6-
15 g,去离子水的添加量为12-30 ml;氯化铜水溶液中氯化铜的添加量为9-20 g,去离子水的添加量为18-40 ml;所得产物用去离子水冲洗3次;干燥方式为55-65℃下真空干燥4-6 h。
5.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤3中,所述四苯基卟啉的制备方法如下:在反应瓶中加入180-220 ml丙酸,加热至微沸时,再加入5-5.2 ml的苯甲醛和6-10 g间硝基苯甲酸,搅拌2-4 min至溶液澄清透明,加热升温至120-140℃回流,8-12 min后通过恒压滴液漏斗滴加用25-35 ml丙酸溶解的6-7 ml新蒸吡咯,在0.5 h内滴完,继续在回流状态反应1-3 h,关闭热源,待温度下降到95-105℃时将反应液迅速转移至大烧杯中,逐渐冷却至室温,加入25-35 ml乙醇,在冰箱冷藏室中静置过夜,抽滤,先用无水乙醇洗涤至滤液为无色,然后用热水洗涤,在55-65℃的真空烘箱中干燥4-6 h,得到粗产物;再以200 目的试剂级硅胶为吸附剂,以三氯甲烷为淋洗剂,收集第一纯紫色带,将淋洗液真空旋蒸,得到的产物进行二次硅胶柱层析,得到紫色晶体。
6.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤3中,以mg和ml计,所述氯化锆/吡嗪/聚丙烯酸胺/水/乙醇的混合溶液中氯化锆的添加量为20-50 mg,吡嗪的添加量为45-80 mg,聚丙烯酸胺放入添加量为20-50 mg,体积比为3:1的水/乙醇溶剂的添加量为12-30 ml;所述四苯基卟啉/水/乙醇混合溶液中四苯基卟啉的添加量为4-10 mg,体积比为3:1的水/乙醇溶剂的添加量为4-10 ml;所述四苯基卟啉/氯化锆/吡嗪/聚丙烯酸胺/水/乙醇混合溶液超声分散20-60 min;产物在
8000-10000 rpm下离心5-10 min收集;产物分散在10-40 ml的无水乙醇溶液中。
7.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤4中,以mg和ml计,超薄卟啉纳米片乙醇溶液的添加量为10-40 ml;烯基丁二酸铜的添加量为90-200 mg,石墨烯量子点的添加量为60-180 mg,乙醇的添加量为
15-30 ml,搅拌时间为8-10 h,超声分散时间为1-3 h;干燥方式为75-85℃下真空干燥4-6 h,丙酮溶液的添加量为20-60 ml。
8.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤5中,所述玻璃电极的预处理方法为将玻璃电极用金刚石玻璃刀切成
1.5 cm*2.0 cm的面积,然后在食人鱼溶液中浸泡清洗,接着依次在丙酮,无水乙醇和去离子水中超声分散8-12 min,最后在氮气流中干燥,得到预处理后的玻璃电极。
9.如权利要求1所述的一种铜石墨烯量子点共负载超薄卟啉纳米片修饰电极的制备方法,其特征在于,步骤5中,所述玻璃电极为ITO电极,FTO电极或AZO电极;铜-石墨烯量子点-超薄卟啉纳米片复合物在玻璃电极上室温下自然干燥;以μL计,所述全氟磺酸溶液的添加量为2-5 μL。