[發明專利]聚咔唑/氮摻雜石墨烯修飾電極及制備方法和用途

有效

• 申請號: 201410360297.2
• 申請日: 2014-07-25
• 公開（公告）號: CN104090006A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 張躍華;張睿智;張其平;胡蘭萍;雷武;郝青麗;夏明珠;王風云
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/48
• 代理公司: 南通市永通專利事務所 32100
• 代理人: 葛雷

技術領域

本發明涉及一種聚咔唑/氮摻雜石墨烯修飾電極及制備方法和用途。

背景技術

石墨烯是由碳原子緊密排列的六邊形蜂窩狀的晶體結構，厚度僅為0.35nm，其基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環。理想的石墨烯具有良好的導電性，有相對大的比表面積的特性，因而具有很多獨特的物理、化學及機械性能，廣泛應用于電化學傳感器領域。將一些雜原子如N,B等摻雜進石墨烯的機構中，破壞了碳原子理想的SP2雜化，因而引起石墨烯電子性質和化學活性發生重大的變化。而氮原子由于在元素周期表中與碳原子相鄰，且有一對孤對電子，因此摻雜后，同樣具有很好的導電性。而聚咔唑作為一種性能優越的導電高分子，已經被廣泛用于多個領域。聚咔唑及其衍生物的共聚物已經被用來作為電化學傳感器用于檢測多巴胺。雷武等采用聚咔唑和石墨烯的復合物修飾玻碳電極實現了對農藥吡蟲啉的檢測。具有較低的檢測限和靈敏度。因此，聚咔唑在電化學傳感領域有著更為廣泛的應用前景。

對硝基苯酚，作為最嚴重的環境污染物之一，已經被廣泛用于染料，殺蟲劑爆炸物等領域。由于其對人，動物以及植物的特別的毒性，而且很難通過傳統處理方法降解，因此對硝基苯酚及其衍生物已經被美國環保署列為114種有機污染物之一。對其檢測是十分必須的。目前有許多方法可以用來檢測對硝基酚，如氣相色譜法，高效液相色譜法，光譜法等。但這些方法都是很復雜。耗時而且費用很高，不適于推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種性能優異、制備簡便快速的聚咔唑/氮摻雜石墨烯修飾電極及制備方法和用途。

本發明的技術解決方案是：

一種聚咔唑/氮摻雜石墨烯修飾電極，其特征是：由玻碳電極作為基底，導電聚合物聚咔唑與氮摻雜石墨烯組成。

一種聚咔唑/氮摻雜石墨烯修飾電極的制備方法，其特征是：包括下列步驟：

（1）將玻碳電極分別在0.1和0.03μm的氧化鋁上研磨至光滑，用水和丙酮沖洗干凈，備用；

（2）將一定量的氮摻雜石墨烯溶于NN-二甲基甲酰胺中，超聲后形成深棕色分散均勻的混合溶液；取上述混合溶液，滴在經步驟（1）處理好的玻碳電極上。在紅外燈下烘干備用；

（3）電化學聚合方法選用循環伏安法，使用三電極體系，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為對電極，玻碳電極為工作電極，在含有咔唑的三氟化硼乙醚溶液中，調節低電位為-0.2~0.4V，高電位為1.4~1.8V，掃描速度為50~200mV?s-1，掃描4~12圈，得到的修飾電極使用乙醇和水反復沖洗，并用氮氣吹干，制得PCZ/N-GE修飾電極。

一種聚咔唑/氮摻雜石墨烯修飾電極用于檢測對硝基苯酚，其特征是：檢測方法包括下列步驟：

將PCZ/N-GE修飾玻碳電極放置于pH值4.6的緩沖溶液中，通氮氣10分鐘，加入對硝基苯酚，使用循環伏安法，檢測電極對環境污染物對硝基苯酚的電化學響應。

緩沖溶液選用醋酸和醋酸鈉。對硝基苯酚濃度范圍為0.8~20μM。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：（1）采用滴涂和聚合兩步法獲得PCZ/N-GE修飾玻碳電極，使PCZ和N-GE兩種組分產生更明顯的協同作用，使得其對對硝基苯酚的還原具有較強的催化作用，還原電位增加明顯。所用的原料易得，且藥品用量少。制備方法簡單快速，重復性好，制備得到的電極環境穩定性好。（2）制備的修飾電極在CV曲線上有強的電流響應，應用于對硝基苯酚的電化學檢測有較低的檢出限（~10-8M），線性相關系數為0.9971。檢測方法快速而準確。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

圖1是本發明實施例1PCZ/N-GE的制備(咔唑在氮摻雜石墨烯修飾玻碳電極上的聚合曲線）。

圖2?、圖3是本發明實施例1制備的PCZ/N-GE修飾電極的掃描電鏡圖。

圖4?是本發明實施例1制備的PCZ/N-GE修飾電極以及其他修飾電極對對硝基苯酚的循環伏安曲線。

圖5、圖6分別是本發明實施例1制備的PCZ/N-GE修飾電極對對硝基苯酚電流響應的循環伏安曲線（0.8~20μM）、線性關系圖。

具體實施方式

實施例1：

（1）將玻碳電極分別在0.1和0.03μm的氧化鋁上研磨至光滑，用水和丙酮沖洗干凈，備用。