CN102928486A

CN102928486A - 一种edta修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法

Info

Publication number: CN102928486A
Application number: CN2012104011720A
Authority: CN
Inventors: 朱春城; 伍华; 段景峰
Original assignee: Harbin Normal University
Current assignee: Harbin Normal University
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: CN102928486B

Abstract

一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，涉及碳纳米管膜电极的制备方法。本发明是要解决现有制备碳纳米管膜电极的方法存在的电极管修饰层不固定，铜线的推进量不易控制的技术问题。本发明方法为：一、电极管的制备；二、EDTA修饰碳糊电极的制备：石墨粉和EDTA在研钵中研磨后，掺入疏水性粘合剂搅拌均匀得碳糊，将碳糊挤压填充到电极管壳中；三、EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备。本发明制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的抗干扰能力强，电极稳定性强，铜线的推进量能准确控制，适用于电厂、炼厂、化工企业的热力设备汽水系统中铜离子的分析与监测。

Description

一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法

技术领域

本发明涉及碳纳米管膜电极的制备方法。

背景技术

铜(Cu)是人体健康不可缺少的微量元素之一，它主要参与造血过程，和铁离子同时促进红血球的形成，参与人体内许多酶的催化合成，若缺铜可引起贫血或骨质疏松，但摄入过量的铜又对细胞造成伤害则致使大脑紊乱等疾病问题。从而，在食物中或人体铜离子的精确测定、居民环境中饮用水测试，正是反映一个人健康与否及在评价环境安全方面具有重要的意义。同时，电厂设备汽水系统中铜离子的分析，可减少汽水系统内部的腐蚀。故痕量铜的测定方法受到人们的关注及应用。

碳纳米管(CNT)是一种有着优异几何、电子和化学性能日益重要的纳米材料，碳纳米管因碳纳米管片层结构决定着其良好的电学性能；又因存在帽端边缘的表面缺欠具有电催化活性。CNT修饰电极能提高重要的被分析物质的电化学反应活性，特别是能提高表面抗污染性能。近年来，CNT修饰电极领域的应用研究主要集中在如何提高其选择性及催化性能，CNT修饰层的稳定性也至关重要。现有的制备碳纳米管膜电极的方法存在的电极管修饰层不固定，铜线的推进量不易控制的技术问题。

发明内容

本发明是要解决现有制备碳纳米管膜电极的方法存在的电极管修饰层不固定，铜线的推进量不易控制的技术问题，从而提供了一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法。

本发明的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法按以下步骤进行：

一、电极管的制备：取内径为2～4mm，长度为4～5cm的绝缘管作为电极管壳，通过超声清洗干净，在电极管壳管口的一端插入直径为1～3mm，长度为5～7cm的铜导线，使1～2cm铜导线暴露在电极管壳外作为引线，然后在电极管壳的铜导线插入端插入内径为1～3mm，外径为2～4mm，长度为3～4cm的聚四氟乙烯管，使聚四氟乙烯管露出1.5～2cm，露出的聚四氟乙烯管表面沿着管长的方向标有刻度；

二、EDTA修饰碳糊电极的制备：称取石墨粉和EDTA，在研钵中研磨，然后掺入疏水性粘合剂搅拌均匀得碳糊，将碳糊挤压填充到电极管壳中，用聚四氟乙烯管将碳糊压实后再用硫酸纸将电极管前端的表面磨平抛光，即得到EDTA修饰碳糊电极，其中石墨粉、EDTA和疏水性粘合剂的质量体积比为(70～80)mg：(15～20)mg：(20～40)μl；

三、EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备：将15～20μl质量浓度为4％～5％的膜溶液用质量浓度为99.7％的无水乙醇稀释为质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液，取10～15μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液与1.5～2mg碳纳米管超声分散15～30min，取出8～10μl，对步骤二获得的EDTA修饰碳糊电极进行滴涂，放置2～3min后滴涂2～4μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液，制得EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极；

其中步骤三所述的质量浓度为5％的膜溶液购买自上海河森电气有限公司。

本发明包括以下有益效果：

1、本发明制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的线性范围为1.0×10^-8mol/L～1.0×10^-4mol/L：

2、本发明二次膜溶液的滴涂达到固定修饰层的的作用，使得其抗干扰能力加强；

3、本发明用聚四氟乙烯管将碳糊压紧，增强电极稳定性；且本发明的聚乙烯管表面沿着管长的方向标有刻度，使铜线的推进量准确控制；

4、本发明制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极为工作电极，在三电极体系中可准确高效的测定铜离子。

图片说明

图1是试验一制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的立体图；

图2是试验一制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的剖面图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式中一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法是按以下步骤进行的：

三、EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备：将15～20μl质量浓度为4％～5％的膜溶液用质量浓度为95％～99％的无水乙醇稀释为质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液，取10～15μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液与1.5～2mg碳纳米管超声分散15～30min，取出8～10μl，对步骤二获得的EDTA修饰碳糊电极进行滴涂，放置2～3min后滴涂2～4μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液，制得EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极。

本实施方式包括以下有益效果：

1、本实施方式制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的线性范围为1.0×10^-8mol/L～1.0×10^-4mol/L：

2、本实施方式二次膜溶液的滴涂达到固定修饰层的的作用，使得其抗干扰能力加强；

3、本实施方式用聚四氟乙烯管将碳糊压紧，增强电极稳定性；且本发明的聚四氟乙烯管表面沿着管长的方向标有刻度，使铜线的推进量准确控制；

4、本实施方式制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极为工作电极，在三电极体系中可准确高效的测定铜离子。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中绝缘管为玻璃管、聚四氟乙烯管或塑料管。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中电极管的内径为3mm，长度为5cm。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中铜线的直径为1mm，长度为6cm，暴露在电极管壳外2cm作为引线。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中聚四氟乙烯管内径为1mm，外径为3mm，长度为3cm，露出1.5cm。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中疏水性粘合剂为石蜡或甲基硅油。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中石墨粉、EDTA修饰剂、疏水性粘合剂的质量体积比为70mg：15mg：23ul。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中取10μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液与1.5mg碳纳米管超声分散30min。其它与具体实施方式一至七之一相同。

通过以下试验验证本发明的有益效果：

试验一：本实验的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法是按以下步骤实现：

一、电极管的制备：取内径为3mm，长度为5cm玻璃管作为电极管壳，通过超声清洗干净，在电极管壳管口的一端插入直径为1mm，长度为6cm的铜导线，使2cm铜导线暴露在电极管壳外作为引线，然后在电极管壳的铜导线插入端插入内径为1mm，外径为3mm，长度为3cm的聚四氟乙烯管，使聚四氟乙烯管露出1.5cm，露出的聚四氟乙烯管表面沿着管长的方向标有刻度；

二、EDTA修饰碳糊电极的制备：称取70mg石墨粉和15mgEDTA修饰剂，在研钵中研磨，然后掺入23μl石蜡搅拌均匀得碳糊，将碳糊挤压填充到电极管壳中，用聚四氟乙烯管将碳糊压实后再用硫酸纸将电极管前端的表面磨平抛光，即得到EDTA修饰碳糊电极；

三、EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备：将15μl体积浓度为5％的膜溶液用质量浓度为99.7％的无水乙醇稀释为质量浓度为0.05％的膜溶液，取10μl质量浓度为0.05％的膜溶液与1.5mg碳纳米管超声分散30min，取出8μl，对步骤二获得的EDTA修饰碳糊电极进行滴涂，放置3min后滴涂2μl体积浓度为0.05％的膜溶液，制得EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极。

本试验制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的立体图，如图1所示，从图1可以看出EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的外观形状，外层是玻璃管、左侧内部是EDTA+石墨粉的碳糊、中部是聚四氟乙烯管、右侧内部细的是铜线。

本试验制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的剖面图，如图2所示，从图2可以看出EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的内部结构，1是涂有修饰层的玻璃管、2是碳糊、3铜线、4聚四氟乙烯管。

在pH为4左右HCL-KCL缓冲体系为电解质溶液中通过循环伏安使电极达到稳定，通过三电极体系EDTA-CMCPE的碳纳米管膜电极为工作电极，银/氯化银(饱和KCL)电极为参比电极，铂丝为对电极。在扫速100mV/s，富集时间100s条件下，采用标准加入法，结果表明电极对Cu²⁺响应的线性范围是1.0×10^-8mol/L～1.0×10^-4mol/L，线性方程为Y＝0.0894X-3.3853，相关系数为R＝0.9963，其检测下限为5.0×10^-9mol/L。

本试验通过二次膜溶液的滴涂达到固定修饰层的的作用，使得其抗干扰能力加强；同时用聚四氟乙烯管将碳糊压紧，增强电极稳定性。

本试验的聚四氟乙烯管表面沿着管长的方向标有刻度，使铜线的推进量准确控制。

本发明制备的EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极为工作电极，在三电极体系中可准确高效的测定铜离子。

Claims

1.一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法是按以下步骤进行：

二、EDTA修饰碳糊电极的制备：称取石墨粉和EDTA，在研钵中研磨，然后掺入疏水性粘合剂搅拌均匀得碳糊，将碳糊挤压填充到电极管壳中，用聚乙烯管将碳糊压实后再用硫酸纸将电极管前端的表面磨平抛光，即得到EDTA修饰碳糊电极，其中石墨粉、EDTA和疏水性粘合剂的质量体积比为(70～80)mg：(15～20)mg：(20～40)μl；

三、EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备：将15～20μl质量浓度为4％～5％的膜溶液用质量浓度为99.7％的无水乙醇稀释为质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液，取10～15μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液与1.5～2mg碳纳米管超声分散15～30min，取出8～10μl，对步骤二获得的EDTA修饰碳糊电极进行滴涂，放置2～3min后滴涂2～4μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液，制得EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极。

2.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤一中绝缘管为玻璃管、聚四氟乙烯管或塑料管。

3.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤一中电极管的内径为3mm，长度为5cm。

4.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤一中铜线的直径为1mm，长度为6cm，暴露在电极管壳外2cm作为引线。

5.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤一中聚四氟乙烯管内径为1mm，外径为3mm，长度为3cm，露出1.5cm。

6.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤二中疏水性粘合剂为石蜡或甲基硅油。

7.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤二中石墨粉、EDTA修饰剂、疏水性粘合剂的质量体积比为70mg：15mg：23μl。

8.根据权利要求1所述的一种EDTA修饰碳糊碳纳米管膜电极的制备方法，其特征在于步骤三中取10μl质量浓度为0.04％～0.05％的膜溶液与1.5mg碳纳米管超声分散30min。