CN101158663B - 碳纳米管修饰电极的制备方法 - Google Patents

碳纳米管修饰电极的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种碳纳米管修饰的制备方法，包括原料溶液的配制、碳纳米管在玻碳电极表面的电沉积和层层静电自组装过程三个过程。本发明利用电沉积技术将带有负电荷的碳纳米管沉积到玻碳电极表面，从而解决玻碳电极表面预处理后带负电荷量不足的问题，随后在PDDA溶液和碳纳米管分散液中进行层层静电自组装过程，得到自组装效率高、修饰层稳定的修饰电极。本发明可以将碳纳米管有效地修饰在玻碳电极表面，形成的修饰层对电化学活性物质具有催化作用，提高检测灵敏度，降低氧化反应过电位，提高电极的选择性和稳定性。

Description

碳纳米管修饰电极的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管修饰的制备方法，本发明制备的碳纳米管修饰电极属高稳定性和高灵敏度电极可用于检测硫代胆碱、谷胱甘肽、半胱氨酸等具有电化学活性物质的检测。
背景技术
碳纳米管由于其特殊的结构及在物理、化学、电子方面的特异性质，在电化学领域有着广阔的使用前景。众多的研究表明，碳纳米管奇异的电子特性和很高的表面体积比意味着当它被用于电极反应时可以促进电子的转移反应，而且对生物分子具有很好的催化和选择性作用。目前，碳纳米管在修饰电极领域的应用研究主要集中在如何提高其催化性能及选择性方面，碳纳米管修饰层的稳定与否有着至关重要的意义。目前多数的应用采用了直接滴涂法制备碳纳米管修饰电极，即将碳纳米管分散液滴加到电极表面，溶剂挥发后实现修饰功能，但是这种方法存在稳定性方面的严重问题，特别是在流动、搅拌的体系内，修饰层容易脱落，严重影响了修饰电极的实际应用。另外，也有一些研究利用层层自组装技术将碳纳米管修饰到电极表面，但是由于玻碳电极表面带电荷不足导致修饰效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定、高效、性能优越的碳纳米管修饰电极的制备方法。
本发明采用的技术方案：碳纳米管修饰电极的制备方法，包括下列步骤：a.原料溶液的配制：
先配制质量浓度为1％的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液，然后加入氯化钠，使氯化钠的浓度达到0.8mol·L-1调节溶液的离子强度，备用；再以pH值为9.18的四硼酸钠溶液作分散剂，配制出浓度为1mg/mL的碳纳米管水分散液，备用；
b.碳纳米管在玻碳电极表面的电沉积：
将玻碳电极与铂电极组成的两电极体系放入步骤a配制的碳纳米管水分散液中，在两电极上施加1.70V的工作电压，使带负电的碳纳米管沉积到玻碳电极表面，2小时后形成一层亮黑色的、带大量负电荷的“前驱层”；
c.层层静电自组装过程：
上述经过电沉积处理的玻碳电极被浸入到步骤a配制的带正电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中，15min后取出，用去离子水小心冲洗掉残液后，再浸入到步骤a配制的带负电的碳纳米管水分散液中，15min后取出，用去离子水小心冲洗掉残液，如此反复5遍在电极表面形成了5层的碳纳米管修饰层。
本发明的有益效果：本发明利用电沉积技术将带有负电荷的碳纳米管沉积到玻碳电极表面，从而解决玻碳电极表面预处理后带负电荷量不足的问题，随后在PDDA溶液和碳纳米管分散液中进行层层静电自组装过程，得到自组装效率高、修饰层稳定的修饰电极。本发明可以将碳纳米管有效地修饰在玻碳电极表面，形成的修饰层对电化学活性物质具有催化作用，提高检测灵敏度，降低氧化反应过电位，提高电极的选择性和稳定性。本发明制备的碳纳米管修饰电极可作为高稳定性和高灵敏度的硫代胆碱、谷胱甘肽等检测电极
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述，碳纳米管修饰电极的制备方法，包括下列步骤：
a.原料溶液的配制：
先配制质量浓度为1％的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液，然后加入氯化钠，使氯化钠的浓度达到0.8mol·L-1调节溶液的离子强度，备用；再以pH值为9.18的四硼酸钠溶液作分散剂，配制出浓度为1mg/mL的碳纳米管水分散液，备用；
b.碳纳米管在玻碳电极表面的电沉积：
将玻碳电极与铂电极组成的两电极体系放入步骤a配制的碳纳米管水分散液中，在两电极上施加1.70V的工作电压，使带负电的碳纳米管沉积到玻碳电极表面，2小时后形成一层亮黑色的、带大量负电荷的“前驱层”；
c.层层静电自组装过程：
上述经过电沉积处理的玻碳电极被浸入到步骤a配制的带正电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中，15min后取出，用去离子水小心冲洗掉残液后，再浸入到步骤a配制的带负电的碳纳米管水分散液中，15min后取出，用去离子水小心冲洗掉残液，如此反复5遍在电极表面形成了5层的碳纳米管修饰层。
实施例
a.玻碳电极经过抛光、电化学活化预处理后，与铂电极组成两电极体系，在1mg/mL的碳纳米管水分散液中，施加1.7V的电压，电沉积2小时，形成亮黑色的、带有大量负电荷的碳纳米管电沉积层。
b.将经过电沉积步骤的玻碳电极浸入到1％的PDDA溶液(含0.8mol·L-1的氯化钠)中，进行PDDA的静电自组装，15min后取出用去离子水仔细冲洗，再浸入到碳纳米管的分散液(pH9.18的四硼酸钠溶液为分散剂)中，进行碳纳米管的静电自组装，15min后取出，用去离子水小心冲洗，至此，碳纳米管修饰层为1层，反复操作，直到碳纳米管的修饰层层数为5。
c.将制得的修饰电极用于浓度为5×10-3mol·L-1硫代胆碱的检测，与未经修饰的裸玻碳电极相比，氧化峰峰电位从0.7V降低到0.3V，峰电流大小从2.7×10-5A增大到5.4×10-5A，而且连续检测的重复性好，稳定性高。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.碳纳米管修饰电极的制备方法，包括下列步骤：
a.原料溶液的配制：
先配制质量浓度为1％的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液，然后加入氯化钠，使氯化钠的浓度达到0.8mol·L-1以调节溶液的离子强度，备用；再以pH值为9.18的四硼酸钠溶液作分散剂，配制出浓度为1mg/mL的碳纳米管水分散液，备用；
b.碳纳米管在玻碳电极表面的电沉积：
将玻碳电极与铂电极组成的两电极体系放入步骤a配制的碳纳米管水分散液中，在两电极上施加1.70V的工作电压，使带负电的碳纳米管沉积到玻碳电极表面，2小时后形成一层亮黑色的、带大量负电荷的“前驱层”；
c.层层静电自组装过程：
上述经过电沉积处理的玻碳电极被浸入到步骤a配制的带正电荷的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液中，进行PDDA的静电自组装，15min后取出，用去离子水小心冲洗掉残液后，再浸入到步骤a配制的带负电的碳纳米管水分散液中，进行碳纳米管的静电自组装，15min后取出，用去离子水小心冲洗掉残液，碳纳米管修饰层为一层，反复操作，直到碳纳米管修饰层为5。
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