CN106979961A - 作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法及其应用 - Google Patents

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罗立强
祝妍
韩龙
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Abstract

本发明公开了一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法及其应用，该方法步骤是：首先，将玻碳电极依次用二次蒸馏水、无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗，得到清洗干净的玻碳电极；然后，将1mg负载银纳米颗粒的碳纳米纤维与2mL体积分数为50%的氮氮二甲基甲酰胺水溶液超声分散成均匀的玻碳电极修饰剂；取8μL上述修饰剂滴加在清洗干净的上述玻碳电极的表面，在红外灯下干燥，得到修饰玻碳电极。该修饰玻碳电极制备方法简单、易操作，能直接用于过氧化氢的快速电化学测定，其电流响应高、稳定性好，能提高对过氧化氢的检测效率、准确度。

Description

作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法及其应用，属于电化学分析检测技术领域。
背景技术
碳纳米纤维是介于碳纤维和碳纳米管之间的一种碳材料，具有低密度、高比强度、长径比大、比表面积大、导电性能好等优点。目前，用于静电纺碳纳米纤维的材料大多是聚丙烯腈。聚丙烯腈经静电纺丝技术制备成纳米纤维毡，经过碳化便可得到碳纳米纤维。
银纳米颗粒表面容易吸附反应物，且强度适中，因而易于形成中间“活性化合物”，在传感器领域得到了广泛地应用。银纳米颗粒要得到良好的应用，需要具有较大的比表面积，可控的尺寸和形状，均匀的尺寸分布和良好的颗粒稳定性。静电纺碳纳米纤维作为银纳米颗粒的稳定化载体，可起到隔离作用，防止银纳米颗粒团聚，从而充分发挥其纳米效应。同时，银纳米颗粒固定在碳纳米纤维表面和内部而不破坏碳纳米纤维表面形貌，利于银纳米颗粒的回收和重复利用。
过氧化氢的水溶液俗称双氧水，在食品生产、污染控制、轻工业等领域有重要的应用。目前过氧化氢含量检测的方法有滴定法、光谱法、荧光法、化学发光法等，但其缺点是响应时间长，检测繁琐，灵敏度低，稳定性差，而电化学法检测过氧化氢浓度则具有相对简便、快捷，重复性高，结果可靠的特点。为此，本发明提供一种快速、精确的直接用于过氧化氢浓度测定的电化学传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法，以及该修饰玻碳电极的用途及使用方法。
本发明一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
(1). 玻碳电极的预处理：首先将玻碳电极依次用1.0 μm、0.3 μm 和0.05 μm 的氧化铝 (Al2O3) 粉末在麂皮上进行抛光，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗3～5 min，得到清洗干净的玻碳电极，备用；
(2). 玻碳电极修饰剂的配制：称取1mg 负载银纳米颗粒的碳纳米纤维，向其中加入2mL体积分数为50% 的氮氮二甲基甲酰胺水溶液，再超声分散0.5～1 h，得到质量浓度为0.5mg/mL 的玻碳电极修饰剂；
(3). 修饰玻碳电极的制备：取8 μL 上述修饰剂滴加在清洗干净的上述玻碳电极的表面，在红外灯下干燥，电极表面形成均匀的银纳米颗粒/碳纳米纤维复合膜，即得到修饰玻碳电极。
一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的用途及使用方法，其用途是：所述修饰玻碳电极可直接用于过氧化氢浓度的电化学测定；使用方法即测定方法如下：
将银纳米颗粒/碳纳米纤维修饰玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片电极作为辅助电极，组成三电极系统；将所述修饰电极放置在以恒定速率搅拌的、pH =7.0的磷酸盐缓冲溶液中；在-1至1 V 电位范围中循环伏安法扫描至图形稳定；然后在工作电极上施加一定的阴极电位，记录下电流-时间曲线，当背景电流达到稳态后，用微量进样器加过氧化氢溶液样品，并记录电流响应；在不同过氧化氢溶液浓度下测得传感器对过氧化氢的电流响应值，并在浓度0.01～50 mM 范围内，得到电流与过氧化氢浓度的线性关系曲线，其线性相关系数r = 0.999，利用该线性关系曲线及相应的线性方程，可用它测定过氧化氢溶液试样的浓度。
本发明的优点和特点如下所述：
本发明中的修饰电极是一种新型的电化学过氧化氢传感器，其制备方法简单、易操作，能直接用于过氧化氢的快速电化学测定。 该过氧化氢传感器利用负载银纳米颗粒的碳纳米纤维修饰的玻碳电极，其电流响应高、稳定性好，并且能提高对过氧化氢的检测效率、准确度。
附图说明
图1为本发明的负载银纳米颗粒的碳纳米纤维的扫描电镜（SEM）表征图。
图2为本发明的所述修饰电极在最优化条件下对不同浓度过氧化氢响应的电流-时间曲线图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1
本实施例中的制备过程和步骤如下：
(1). 玻碳电极的预处理：首先将玻碳电极依次用1.0 μm、0.3 μm和0.05 μm的氧化铝(Al2O3) 粉末在麂皮上进行抛光，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗3～5 min，得到清洗干净的玻碳电极，备用；
(2). 玻碳电极修饰剂的配制：称取1 mg 负载银纳米颗粒的碳纳米纤维，向其中加入2 mL体积分数为50% 的氮氮二甲基甲酰胺水溶液，再超声分散0.5～1 h，得到质量浓度为0.5 mg/mL 的玻碳电极修饰剂；
(3). 修饰玻碳电极的制备：取8 μL上述修饰剂滴加在清洗干净的上述玻碳电极的表面，在红外灯下干燥，电极表面形成均匀的银纳米颗粒/碳纳米纤维复合膜，即得到修饰玻碳电极。
银纳米颗粒/碳纳米纤维修饰玻碳电极作为过氧化氢传感器对过氧化氢溶液浓度的电化学测定过程如下：
将银纳米颗粒/碳纳米纤维修饰玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片电极作为辅助电极，组成三电极系统；将所述修饰电极放置在以恒定速率搅拌的、pH =7.0的磷酸盐缓冲溶液中；在-1至1 V 电位范围中循环伏安法扫描至图形稳定；然后在工作电极上施加一定的阴极电位，记录下电流-时间曲线，当背景电流达到稳态后，用微量进样器加过氧化氢溶液样品，并记录电流响应；在不同过氧化氢溶液浓度下测得传感器对过氧化氢的电流响应值，并在浓度0.01～50 mM 范围内，得到电流与过氧化氢浓度的线性关系曲线，其线性相关系数r = 0.999，利用该线性关系曲线及相应的线性方程，可用它测定过氧化氢溶液试样的浓度。
作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的材料表征如下：
通过扫描电镜可以观察银纳米颗粒/碳纳米纤维修饰玻碳电极的表面形态，如图1所示，从图中可以看出，银纳米颗粒均匀分布在碳纳米纤维表面和内部，防止银纳米颗粒团聚，从而使传感器产生好的电流响应。
作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的电化学测定如下：
在最佳测试条件下，银纳米颗粒/碳纳米纤维修饰玻碳电极对过氧化氢的电流-时间响应，如图2所示，由图可以看出，随着过氧化氢浓度的增加，传感器对过氧化氢的电流响应逐渐增大，在0.01～50 mM 范围内，电流与过氧化氢浓度成线性关系。
本发明方法制备的电极，重现性和稳定性良好，且对于可能存在的葡萄糖、甘氨酸、丙氨酸、抗坏血酸、多巴胺等测定，不会产生干扰，具有高的专一性。

Claims (2)

1.一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：
(1)玻碳电极的预处理：首先将玻碳电极依次用1.0 μm、0.3 μm 和0.05 μm 的氧化铝(Al2O3) 粉末在麂皮上进行抛光，然后依次用二次蒸馏水、无水乙醇和二次蒸馏水超声清洗3～5 min，得到清洗干净的玻碳电极，备用；
(2)玻碳电极修饰剂的配制：称取1 mg 负载银纳米颗粒的碳纳米纤维，向其中加入2mL体积分数为50% 的氮氮二甲基甲酰胺水溶液，再超声分散0.5～1 h，得到质量浓度为0.5mg/mL 的玻碳电极修饰剂；
(3)修饰玻碳电极的制备：取8μL 上述修饰剂滴加在清洗干净的上述玻碳电极的表面，在红外灯下干燥，电极表面形成均匀的银纳米颗粒/碳纳米纤维复合膜，即得到修饰玻碳电极。
2.一种作为过氧化氢传感器的修饰玻碳电极的用途，其用途是：所述修饰玻碳电极可直接用于过氧化氢浓度的电化学测定；测定方法是：将银纳米颗粒/碳纳米纤维修饰玻碳电极作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，铂片电极作为辅助电极，组成三电极系统；将所述修饰电极放置在以恒定速率搅拌的、pH = 7.0的磷酸盐缓冲溶液中；在-1至1 V 电位范围中循环伏安法扫描至图形稳定；然后在工作电极上施加一定的阴极电位，记录下电流-时间曲线，当背景电流达到稳态后，用微量进样器加过氧化氢溶液样品，并记录电流响应；在不同过氧化氢溶液浓度下测得传感器对过氧化氢的电流响应值，并在浓度0.01～50mM 范围内，得到电流与过氧化氢浓度的线性关系曲线，其线性相关系数r = 0.999，利用该线性关系曲线及相应的线性方程，可用它测定过氧化氢溶液试样的浓度。
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