一種基于石墨烯納米片改性電極的電化學(xué)傳感器的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明制備了一種基于三氧化二鐵納米顆粒修飾還原氧化石墨烯納米片(Fe2O3/rGO)的電化學(xué)傳感器，并用于亞硝酸鹽的檢測(cè)。本發(fā)明首先用環(huán)境友好的方法制備了Fe2O3/rGO復(fù)合物，然后用Fe2O3/rGO復(fù)合物對(duì)玻璃碳電極進(jìn)行改性，制備了一種新型的用于亞硝酸鹽檢測(cè)的電化學(xué)傳感器。本發(fā)明所涉及的電化學(xué)傳感器對(duì)亞硝酸鹽的檢測(cè)呈現(xiàn)出了高的靈敏度、穩(wěn)定性、可重復(fù)性和選擇性，在環(huán)境、食品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種基于石墨烯納米片改性電極的電化學(xué)傳感器的制備方 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電化學(xué)傳感器的制備方法，尤其涉及一種基于三氧化二鐵納米顆 粒修飾還原氧化石墨烯納米片改性電極的電化學(xué)傳感器的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 含氮肥料的使用和工業(yè)廢水的排放造成了人類(lèi)可用地表水的污染，其中亞硝酸鹽 對(duì)環(huán)境和人類(lèi)健康都有毒性，亞硝酸鹽與胺類(lèi)接觸形成亞硝胺，可引起如高鐵血紅蛋白癥、 先天性心臟缺陷和胃癌等多種疾病。世界衛(wèi)生組織規(guī)定人類(lèi)可飲用水中亞硝酸鹽的最高含 量為3mg/L，因此，對(duì)于公共健康、環(huán)境和食品工業(yè)來(lái)說(shuō)亞硝酸鹽的高靈敏度檢測(cè)是非常重 要的。
[0003] 到目前為止檢測(cè)亞硝酸鹽的方法主要有分光光譜法、化學(xué)熒光法、毛細(xì)電泳法和 色譜法，這些方法通常需要昂貴的設(shè)備，復(fù)雜的檢測(cè)程序并且通常是非常耗時(shí)的。
[0004] 同這些方法相比，電化學(xué)的方法提供了一種簡(jiǎn)單、相對(duì)價(jià)格低廉、可靠、靈敏的即 時(shí)分析方法，可實(shí)現(xiàn)一種快速的、不需要對(duì)樣品進(jìn)行前處理、并且不受其它物質(zhì)干擾的亞硝 酸鹽檢測(cè)方法。
[0005] 碳納米材料（富勒烯、碳納米管和石墨烯）已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)，這些材料具 有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，如小的殘留電流、寬的電勢(shì)口、不同電解質(zhì)中的優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和表 面易再生性。石墨烯（一種理想的二維層狀材料）由于其獨(dú)特的物理和化學(xué)性能已經(jīng)被廣 泛用來(lái)固定金屬氧化物納米顆粒，基于銅樹(shù)枝狀結(jié)晶和還原氧化石墨烯（rGO)的傳感器在 亞硝酸鹽的檢測(cè)中顯示了電催化活性，石墨烯納米片和碳納米球在電極表面也顯示了對(duì)亞 硝酸鹽的電催化活性。
[0006] 金屬氧化物三氧化二鐵（Fe203)是一種窄能帶（Eg = 2. 2eV)的重要的η型金屬氧 化物，在近年引起了人們很大的關(guān)注，因?yàn)槠涞蛢r(jià)、無(wú)毒、易制備和易儲(chǔ)存的特點(diǎn)，F(xiàn)e20 3在催 化、食品、磁性材料、氣體傳感器、生物傳感器和鋰離子電池領(lǐng)域都有很多應(yīng)用。
[0007] 綜上所述，金屬氧化物/石墨烯片復(fù)合物應(yīng)用于電化學(xué)方法，是現(xiàn)有技術(shù)中用于 檢測(cè)亞硝酸鹽最靈敏最可靠的方法。金屬氧化物/石墨烯片復(fù)合物的制備方法主要有高溫 分解、熱煅燒、化學(xué)還原、微波合成和聲化學(xué)合成方法，這些方法一般包括兩個(gè)步驟，熱煅燒 和添加毒性肼誘導(dǎo)的石墨烯片的還原。這些方法很明顯能耗通常都很高，并且需要用到復(fù) 雜實(shí)驗(yàn)儀器和技術(shù)，而且會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明制備了一種簡(jiǎn)單的、用于亞硝酸鹽檢測(cè)的、基于三氧 化二鐵納米顆粒修飾還原氧化石墨烯納米片（Fe 203/rG0)改性電極的高靈敏度電化學(xué)傳感 器。Fe203/rG0復(fù)合物在乙醇中通過(guò)一步水熱法合成，本發(fā)明所涉及的電化學(xué)傳感器顯示出 了很好的靈敏度、選擇性和可重復(fù)性。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于石墨烯納米片改性電極的電化學(xué)傳感器的制備方法，其步驟如下： (1) 氧化石墨烯的制備：石墨粉末在〇°c條件下加入到濃硫酸中，在冰水浴攪拌條件下 加入高錳酸鉀形成混合物，石墨粉末與高錳酸鉀的質(zhì)量比為1:6?1:10,石墨粉末與濃硫 酸的質(zhì)量體積比（w/v, g/mL)為1:40?1:50,上述混合物在60?80°C下攪拌2?3h然后 在50°C下用水稀釋?zhuān)鸬渭尤?0%的雙氧水,將其過(guò)濾后用100mL以上1:10的鹽酸溶液洗 滌，再用水洗滌直到溶液的pH達(dá)到6. 3,得到的黃色固體55?80°C真空干燥12?20h后 研磨成粉末； (2) Fe203/rG0復(fù)合物的制備：20?40mg氧化石墨烯分散到80?120mL乙醇中超聲震蕩 50?12〇11^11形成均一穩(wěn)定的溶液，加入？6(：1 2和25%的氨水到上述溶液中，？6(：12和25% 的氨水與上述溶液的比為（g/mL/mL) :1:1:1000,得到的混合物在馬弗爐中90?110°C加熱 反應(yīng)5?8h逐漸冷卻到室溫，沉淀物濾出后用去離子水和乙醇洗滌7?10次，然后在50? 70°C條件下真空干燥7?12h ; (3) Fe203/rG0復(fù)合物改性電極的制備：玻璃碳電極的表面用氧化鋁懸浮液（0.6? 0. 9 μ mol/L)進(jìn)行物理打磨，再將電極先后用乙醇和水超聲洗滌3?8min，取10 μ L Fe203/ rGO復(fù)合物，分散到水里，配制成濃度為0. 5mg/mL的溶液，滴到玻璃碳電極的表面后真空干 燥，即可得到Fe203/rG0復(fù)合物改性電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所述石 墨粉末與商猛酸鐘的質(zhì)量比為1:8。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所述石 墨粉末與濃硫酸的質(zhì)量體積比（w/v，g/mL)為1:45。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于：步驟（1)中所述黃 色固體60°C真空干燥15h后研磨成粉末。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于：步驟（2)所述氧化 石墨烯與乙醇的量分別為40mg和200mL，所述超聲震蕩的時(shí)間是50min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于：步驟（3)所述氧化 鋁懸浮液的濃度為：〇· 8 μ mol/L。
【文檔編號(hào)】G01N27/30GK104090009SQ201410368085
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】孫京華, 潘正海 申請(qǐng)人:無(wú)錫百靈傳感技術(shù)有限公司