[發(fā)明專利]還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾電極的制備及其應(yīng)用

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310207482.3
• 申請(qǐng)日: 2013-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN103334122A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王宏歸;張婭;王琳;趙彥花;袁賽賽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B11/08
• 分類號(hào): C25B11/08;C25B11/12;G01N27/30
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所(普通合伙) 32222
• 代理人: 孫忠明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玻碳電極，特別涉及一種還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極的制備，本發(fā)明還涉及該修飾電極在催化及檢測水體亞硝酸根中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

亞硝酸根作為一種常用的食品添加劑、防腐劑已被廣泛應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)。人若長期暴露在過量的亞硝酸鹽環(huán)境中，血紅蛋白會(huì)被氧化。此外，亞硝酸根會(huì)與人體內(nèi)的胺結(jié)合生產(chǎn)亞硝胺，該物質(zhì)會(huì)引起癌癥及高血壓。因此，對(duì)亞硝酸根的實(shí)時(shí)檢測是一件非常必須而有意義的事。電化學(xué)法是檢測亞硝酸根的常用方法之一，原因在于電化學(xué)技術(shù)不需要持續(xù)添加化學(xué)試劑，操作簡單。但是亞硝酸根在傳統(tǒng)的電極材料表面常常表現(xiàn)惰性。解決這一問題的辦法之一就是選擇納米復(fù)合材料修飾的電極。自2004年英國曼徹斯特大學(xué)Geim教授及其合作者首次分離制得以來，單層石墨烯?(Graphene)?因其超凡的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性及穩(wěn)定性引起物理學(xué)、化學(xué)及材料學(xué)等領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。2010年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國曼徹斯特大學(xué)Geim及Novoselov教授，以表彰他們?cè)谑┎牧涎芯糠矫娴母锩猿删汀Ｗ源耍┏蔀槔^導(dǎo)電聚合物之后，材料學(xué)界的又一新寵。石墨烯已被廣泛應(yīng)用于傳感器、磁共振成像、儲(chǔ)能裝置、催化載體等眾多領(lǐng)域。據(jù)報(bào)道，單層石墨烯的比表面積高達(dá)2630?m²/g，并且易于實(shí)現(xiàn)摻雜與官能團(tuán)修飾。最新的國內(nèi)外研究結(jié)果表明石墨烯納米材料可以高效地降解或吸附水中的污染物。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能適應(yīng)廣泛水體pH環(huán)境的還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極，利用還原石墨烯及鈀納米粒子的高效催化氧化性能，催化水體有毒亞硝酸根并實(shí)現(xiàn)其電化學(xué)檢測。利用還原石墨烯及電化學(xué)方法，操作方便，無二次污染。

本發(fā)明所述的還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極，是由以下方法制備而成：

1）設(shè)置電解池所使用的三電極，該三電極由石墨氧化物修飾玻碳工作電極、鉑金對(duì)電極和飽和甘汞參比電極組成；

2）配置磷酸鹽溶液，其濃度為0.01~2.0?mol?dm^-3，通入0.5~2?h?氮?dú)廒s走溶液中的氧氣；

3）將步驟1）的三電極放入配置好的磷酸鹽溶液中形成三電極體系電解池，用循環(huán)伏安法還原石墨烯氧化物，電壓范圍控制在-2.0~?1.0?V；

4）還原結(jié)束后，取下玻碳電極，用去離子水洗滌數(shù)次，得到還原石墨烯修飾的玻碳電極；

5）設(shè)置電解池所使用的三電極，該三電極由還原石墨烯修飾玻碳工作電極、鉑金對(duì)電極和飽和甘汞參比電極組成；

6）配置氯化鈀、氯化鉀混合液，其中氯化鈀濃度為0.001~1.0?mol?dm^-3，氯化鉀濃度為0.5~3.0?mol?dm^-3；

7）將步驟5）的三電極放入配置好的混合液中形成三電極體系電解池，用恒電位法進(jìn)行電解，電解過程中在玻碳電極表面形成還原石墨烯-鈀復(fù)合物，恒電位電解電壓范圍為-2.0~0.5?V；

8）電解完成后，取下玻碳電極，用去離子水洗滌數(shù)次，得到還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極。

本發(fā)明還提供上述導(dǎo)電共聚物修飾的玻碳電極催化及檢測水體亞硝酸根的方法，包括以下步驟：

a）將還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極與鉑金電極及飽和甘汞電極組成的三電極放入0.1~0.2?mol?dm^-3，pH=4.0的亞硝酸根與磷酸鹽混合液中，以循環(huán)伏安法氧化亞硝酸根，掃描電位控制在-0.5~1.5V，掃描速率為5~200?mVs^-1；?

b）將還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極與鉑金電極及飽和甘汞電極組成的三電極放入0.1~0.2?mol?dm^-3，pH=4.0磷酸鹽溶液中，逐滴加入不同濃度的亞硝酸鈉溶液，以恒電位法檢測亞硝酸根，電位控制在-1.0~2.0?V。

該應(yīng)用是利用還原石墨烯及鈀納米粒子高效催化特性，催化水體亞硝酸根。

本發(fā)明利用還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾玻碳電極，利用還原石墨烯及鈀納米粒子的高效催化氧化性能，催化水體有毒亞硝酸根并實(shí)現(xiàn)其電化學(xué)檢測。利用還原石墨烯及電化學(xué)方法，操作方便，無二次污染。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾電極在含不同濃度亞硝酸根溶液中的循環(huán)伏安圖；

圖3是本發(fā)明還原石墨烯-鈀復(fù)合物修飾電極的安培響應(yīng)曲線；

圖4是本發(fā)明涉及的亞硝酸根濃度與響應(yīng)電流圖。