[發(fā)明專利]一種氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310005619.7
• 申請(qǐng)日: 2013-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103018304A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文穎;劉桂亭;陳惠芬;宋萍;王小萍;楊海峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/30
• 分類號(hào): G01N27/30;C25D15/00
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 吳瑾瑜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)和納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極及其制備方法和該電極用于對(duì)乙酰氨基酚的檢測(cè)。

背景技術(shù)

對(duì)乙酰氨基酚（撲熱息痛，退熱凈，醋氨酚），具有解熱鎮(zhèn)痛作用，用于感冒發(fā)燒、關(guān)節(jié)痛、神經(jīng)痛、偏頭痛、癌痛及手術(shù)后止痛等。然而過(guò)量服用對(duì)乙酰氨基酚可引起肝臟損害，嚴(yán)重者可致昏迷甚至死亡。對(duì)乙酰氨基酚的肝毒性源于藥物代謝過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，在生物轉(zhuǎn)化過(guò)程中，它會(huì)產(chǎn)生一種代謝物質(zhì)，即N-乙酰對(duì)苯醌亞胺，其特性較大，需要與體內(nèi)的還原性谷胱甘肽等保護(hù)因子結(jié)合才能降低毒性。如果服用對(duì)乙酰氨基酚劑量過(guò)大，或是谷胱甘肽等保護(hù)因子減少時(shí)，致使這一毒性較大的中間代謝物與其他重要的大分子結(jié)合，就會(huì)出現(xiàn)肝損傷。因此，一種可靠、快速和經(jīng)濟(jì)的方法來(lái)準(zhǔn)確的檢測(cè)對(duì)乙酰氨基酚具有重要的意義。對(duì)乙酰氨基酚的檢測(cè)方法有很多，比如：滴定分析法、分光光度法、化學(xué)發(fā)光法和電化學(xué)方法。但是，在這些方法中，電化學(xué)方法因其具有簡(jiǎn)便、準(zhǔn)確、靈敏度高、成本低檢測(cè)前預(yù)處理工作耗時(shí)短等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于對(duì)乙酰氨基酚的檢測(cè)中，所以，檢測(cè)電極的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性對(duì)檢測(cè)結(jié)果是至關(guān)重要的。但是，目前所用到的傳感器的檢測(cè)電極重現(xiàn)性較差、響應(yīng)時(shí)間較慢。

納米顆粒由于它具有較大的比表面積、好的電導(dǎo)率和生物相容性在提高傳感器性能方面具有很重要的作用。尤其是金屬或金屬氧化物納米粒子引起了研究者極大的興趣，他們利用金、碳納米管、和其他納米粒子來(lái)構(gòu)建對(duì)乙酰氨基酚傳感器。與此同時(shí)，石墨烯由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)、高的機(jī)械強(qiáng)度、可協(xié)調(diào)的光學(xué)性能以及導(dǎo)電性備受科研工作者的喜歡。然而，傳統(tǒng)的制備方法，尤其是化學(xué)還原法往往會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)物的污染。因?yàn)榛瘜W(xué)還原法往往使用聯(lián)氨或硼氫化鈉等有毒或是價(jià)格昂貴的試劑作為還原劑。因此，開(kāi)發(fā)一種制備石墨烯的綠色方法是非常有意義的。近年來(lái)的研究表明，直接電化學(xué)還原氧化石墨烯制備石墨烯的方法極為有效，并且，電化學(xué)還原的石墨烯已經(jīng)應(yīng)用于許多領(lǐng)域：如傳感器、電容器以及燃料電池等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極，該電極對(duì)于對(duì)乙酰氨基酚的檢測(cè)具有響應(yīng)時(shí)間短、重現(xiàn)性好、穩(wěn)定性高及良好的電催化氧化活性。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極的制備方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種制備氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極的方法，其步驟包括：

（1）將氧化石墨烯超聲分散在超純水中，得到氧化石墨烯膠體溶液，然后把制得的氧化石墨烯膠體溶液與NiSO₄·6H₂O溶液超聲混合制成電解液；

（2）將潔凈電極浸入步驟（1）中所制得的電解液中，在電極表面恒電位電沉積石墨烯和氧化鎳后晾干、洗滌。優(yōu)選的，先將電極用0.3μm的鋁粉打磨，然后依次在超純水、無(wú)水乙醇、超純水中超聲處理3-5分鐘，晾干后即得潔凈電極。

所述步驟（1）的電解液中，氧化石墨烯與Ni離子的配比為1g：3-20mmol。優(yōu)選的，所述步驟（1）中的電解液中，氧化石墨烯與Ni離子的配比為1g：5-10mmol。

所述步驟（1）中的電解液的氧化石墨烯含量為1～4mg/ml。

所述步驟（1）中的電解液中還含有0.02～0.05mol/L硫酸鈉。

所述步驟（2）中，恒電位沉積所用電位為-1.0~-1.8V，恒電位沉積所用時(shí)間為50~2100秒。優(yōu)選的，恒電位沉積所用電位為-1.5V，恒電位沉積所用時(shí)間為150-200秒。

本發(fā)明還涉及氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極在檢測(cè)對(duì)乙酰氨基酚中的應(yīng)用。

本發(fā)明所使用的氧化石墨烯是采用改良Hummers方法制備得到。

本發(fā)明的有益效果是：1、所述氧化鎳-石墨烯納米材料修飾的玻碳電極的制備方法是采用電化學(xué)一步還原法得到，制備工藝簡(jiǎn)單、制備時(shí)間短、無(wú)毒環(huán)保，成本低。2、所述玻碳電極外表面均勻電沉積有石墨烯和氧化鎳，可用于對(duì)乙酰氨基酚的檢測(cè)，而且對(duì)對(duì)乙酰氨基酚的檢測(cè)表現(xiàn)出很好的電催化氧化活性，并具響應(yīng)時(shí)間快、線性范圍寬、重現(xiàn)性好、穩(wěn)定性高，而且不受共存的電活性物質(zhì)的干擾，對(duì)對(duì)乙酰氨基酚檢測(cè)限為2×10^-8mol/L，是一種優(yōu)良的檢測(cè)電極。

附圖說(shuō)明

圖1是氧化鎳-石墨烯納米粒子（a）,電化學(xué)還原法制備的石墨烯（b）和氧化石墨烯（c）的拉曼光譜圖，內(nèi)插圖為氧化鎳的拉曼特征光譜。