[發明專利]一種高靈敏度檢測芳硝基化合物的電極材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611023040.3
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106770513B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 萬平玉;劉佳;唐陽;潘尚書;王力南;郭風巧;張衷譯;陳詠梅;楊曉進
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種高靈敏度檢測芳硝基化合物的電極材料及其制備方法，通過惰性氣氛下的700~900℃下熱解鈷鹽或鈷、鐵混合鹽，氫氧化鉀或氫氧化鈉，固體有機物三類物質的混合物，然后通過酸洗干燥后獲得普魯士藍/碳復合材料。原料中固體有機物和金屬鹽的混合物中至少含有碳、氫、氧、氮四種非金屬元素。其中碳、氫、氧元素來自葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、氨基葡萄糖、尿素、三聚氰胺中的一種或是多種，氮元素來自氨基葡萄糖、尿素、三聚氰胺、硝酸鈷、硝酸鐵中的一種或多種。所得到復合材料中，普魯士藍和碳兩種組分是高溫熱解過程中生成并共生在一起，沒有使用現成的碳材料、普魯士藍或氰化物原料。用于檢測芳硝基化合物時，具備靈敏度高、檢測范圍寬，檢測限低，穩定性好的特點。

技術領域

本發明涉及電分析化學與水質監測領域，特別是提供了一種用于檢測芳硝基化合物的高靈敏度電極材料和制備方法。

背景技術

芳硝基類化合物是指芳香環上有一個或多個硝基取代基的化合物，是一類具有毒性、致突變、致癌的物質。而且多硝基芳香族化合物（例如三硝基甲苯）還具有強烈的爆炸性，常被恐怖分子所利用，對社會穩定和安全形成了極大的威脅。芳硝基類化合物也是醫藥、農藥、合成染料等精細化工行業的重要化工原料和中間體，在其生產和使用過程所產生的廢水中不可避免地會含有一定量的芳硝基化合物，由此也對水體環境安全造成了極大的威脅。因此，對芳硝基化合物進行快速、靈敏檢測具有重要的現實意義。目前，已經開發的方法包括離子遷移光譜、質譜法、液相色譜-質譜聯用法、太赫茲光譜法、熒光法和電化學傳感器法等，其中電化學傳感器法因其檢測快、體積小、成本低的優點而備受關注，尤其是在在線監測領域。

目前，電化學傳感器法成功應用于芳硝基化合物的檢測，關鍵在于配置高靈敏度、高信噪比的電極材料。目前已有的傳感器電極材料包括多孔硅、聚合物、貴金屬以及碳材料等（CN102830147B，Electrochimica Acta, 2014. 128: p. 85-90， AnalyticalChemistry, 2015. 87(8): p. 4436-4441.）。碳材料因其表面官能團多、比表面積大，能夠極大的吸附富集芳硝基化合物分子，因此能夠提高電化學檢測的信號。通過特定官能團或有機分子改性的碳納米管、石墨烯材料，或者利用氫氟酸刻蝕SiO₂模板碳材料后的得到高表面積和孔隙率的有序介孔碳材料，在用于芳硝基化合物的檢測時，均具備較高的靈敏度，但是上述方法存在制備過程復雜，有毒試劑使用多的或者成本高的缺點，且所制備的電極材料對芳硝基分子檢測的靈敏度依然有待提高。

發明內容

針對現有芳硝基化合物檢測電極的缺點，提出本發明。本發明的目的在于提供一種高靈敏度檢測芳硝基化合物所需的電極材料和制備方法，電極材料為普魯士藍類似物與碳復合電極材料，其制備方法簡單、原料易得，應用于水體中芳硝基化合物的檢測具有靈敏度高、檢測限低、穩定性好、線性范圍寬的特點。

本發明提供的一種高靈敏度檢測芳硝基化合物所需的普魯士藍與碳復合的電極材料及其制備方法區別于現有技術的特征在于，以葡萄糖或氨基葡萄糖等固體有機物為碳源和氧源或氮源，鈷鹽或鈷、鐵混合鹽為熱解催化劑和金屬源或氮源，以氫氧化鉀（可用氫氧化鈉替代）為活化劑，無任何含氰化合物原料使用。通過簡單的高溫一步熱解過程和后續酸洗轉化過程即制備了普魯士藍與碳共生的復合材料。本發明的用于高靈敏度檢測芳硝基化合物所需的普魯士藍類似物與碳共生的復合電極材料的制備方法描述如下。

一、通過將（1）鈷鹽或鈷、鐵混合鹽，（2）固體有機物，（3）氫氧化鉀研磨混合均勻。其中原料中的三類物質符合以下特征。

1、固體有機物和金屬鹽兩類物質的混合物中含有碳、氫、氧、氮四種非金屬元素，以及鈷或鈷、鐵金屬元素。其中碳、氫、氧元素來自葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、氨基葡萄糖、尿素、三聚氰胺中的一種或是多種。氮元素來自氨基葡萄糖、尿素、三聚氰胺、硝酸鈷、硝酸鐵中的一種或多種，也就是在金屬鹽中含有氮元素的條件下，固體有機物可以只含有碳、氫、氧元素。