[實用新型]一種甲烷檢測用修飾電極及檢測裝置

有效

• 申請號: 201521072942.7
• 申請日: 2015-12-22
• 公開（公告）號: CN205301232U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 張利琴;董川
• 申請（專利權）人: 張利琴
• 主分類號: G01N27/407
• 分類號: G01N27/407
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

技術領域

本實用新型屬于分析檢測技術領域，涉及一種檢測工作電極，特別是一種進行了表面修飾的工作電極。

背景技術

甲烷是結構最簡單的碳氫化合物，廣泛存在于天然氣、沼氣、煤礦坑井氣之中，是優質氣體燃料，也是制造合成氣和許多化工產品的重要原料。甲烷是一種比二氧化碳更加活躍的，導致全球變暖的第二大溫室氣體，同體積的甲烷對臭氧層的破壞作用是二氧化碳的20倍。

甲烷具有高的C-H鍵強度(438.8KJ·mol^-1)，高的電離能(12.5eV)，低的質子親和力(4.4eV)和低的酸度(pKa=48)，所以性質非常穩定，這就使得甲烷的檢測變得困難。目前甲烷的檢測方法主要有半導體和催化原件檢測、氣相色譜檢測、壓電檢測、光譜檢測、電化學方法檢測等方法。貴金屬對甲烷催化氧化具有較高的活性，CN101122574A公開了一種制備粗糙鈀電極的方法，以該電極為陽極，在室溫下對甲烷進行電氧化，由于粗糙的鈀表面形成了一個一個“島”，致使電極的比表面積增大，對甲烷的電氧化活性增強。其缺點是通過氧化腐蝕電極，電極消耗大，且其增大的比表面積無法與納米材料的比表面積相比。將貴金屬電極進行化學修飾，即通過共價、聚合、吸附等手段，將具有功能性的物質引入電極表面，制備具有新的、特定功能的電極，使電極進行所期望的選擇性反應，并加快反應速度，提高分析測定靈敏度，是目前的研究方向。CN101122575A公開了一種復合膜修飾鎳電極的制備方法，將該電極放在1.0mol/L氫氧化鈉溶液中，可以實現甲烷的氧化，其缺點是甲烷氧化不完全，只有兩電子氧化。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種靈敏度高、電極重現性和穩定性好的甲烷檢測用修飾電極。

提供一種使用上述修飾電極的甲烷檢測裝置，以實現常溫下甲烷的檢測，是本實用新型的另一發明目的。

本實用新型所述的甲烷檢測用修飾電極包括基底金電極和包覆在所述基底金電極表面的修飾層，所述修飾層由鈀納米膜層和多壁碳納米管層構成，在所述基底金電極的表面包覆有第一鈀納米膜層，所述多壁碳納米管層包覆在第一鈀納米膜層的表面，在所述多壁碳納米管層表面包覆有第二鈀納米膜層。

本實用新型修飾電極所修飾的基底金電極可以是各種形狀的金電極，典型的電極形狀包括圓柱形狀或平板形狀。

本實用新型所述的甲烷檢測裝置是由電解池和以工作電極、參比電極和對電極組成的三電極體系構成，在所述電解池內裝有電解液，所述三電極體系設置在電解池內，其中是以本實用新型的修飾電極作為工作電極，參比電極為飽和甘汞電極，對電極為鉑電極。

本實用新型所述檢測裝置中，所述的電解液為稀硫酸溶液。

在電解液中通入一定濃度的甲烷氣體，采用差分脈沖法，根據甲烷濃度與氧化峰電流的線性響應關系，即可定量測量出甲烷氣體的濃度。

本實用新型在金電極表面包覆鈀納米膜層和多壁碳納米管層進行多層多次修飾，得到的修飾電極測定甲烷靈敏度高，電極重現性和穩定性較好。

使用本實用新型的修飾電極對甲烷進行檢測，結果表明甲烷的差分脈沖電流與甲烷濃度在5～99%范圍內呈良好的線性關系，r=0.9912。在0.1mol/LH₂SO₄溶液中通入5%的CH₄氣體，使用本實用新型的修飾電極進行連續測定，10次測定結果的相對偏差為4.3%。使用在4℃下保存10天和20天未使用的修飾電極測定5%的CH₄氣體，峰電流分別為原始值的96%和89%，證明修飾電極具有較長的使用壽命和良好的長期穩定性。

本實用新型的修飾電極制備方法簡單，容易操作，可以在常溫下對甲烷進行檢測。

附圖說明

圖1為本實用新型甲烷檢測用修飾電極的結構示意圖。

圖2是圖1的橫截面視圖。

圖3為本實用新型甲烷檢測用修飾電極的另一結構示意圖。

具體實施方式

實施例1

甲烷檢測用修飾電極的結構如圖1所示，是在圓柱形的基底金電極1的表面依次包覆有第一鈀納米膜層2、多壁碳納米管層3和第二鈀納米膜層4，形成橫截面如圖2所示的環狀多層結構修飾電極。