[發明專利]一種MIL-53衍生滲碳體的電化學傳感器在檢測鉻酸根離子中的應用

有效

• 申請號: 201910692458.0
• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110412105B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 龐凌燕;王萍;文毓;劉輝;何選盟
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;G01N27/30
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明公開了一種由MIL?53衍生的滲碳體Fe₃C的電化學傳感器及其制備和使用方法。通過在500℃～700℃對MIL?53進行煅燒得到多孔滲碳體Fe₃C，將Fe₃C制成電極漿料涂覆至玻碳電極表面，獲得電化學傳感器。該電化學傳感器可以通過Fe₃C中鐵的特征氧化還原峰對溶液中的進行定性、定量識別，對水體中痕量的Na₂CrO₄的檢測限可以低至6nM，遠小于國家要求的檢測標準。

技術領域

本發明涉及痕量重金屬離子電化學傳感器領域，涉及一種MIL-53衍生滲碳體的電化學傳感器及制備方法。

背景技術

重金屬離子易富集、難降解、難治理，一旦通過各種途徑在人體內富集，超過標準含量后，對人體的呼吸系統、循環系統等會造成不可逆的嚴重侵害。特別是主要存在于工業廢水中的屬于強制突變物質，可誘發肺癌和鼻咽癌。因此，從源頭遏制重金屬離子污染的發生、加強對重金屬離子含量的檢測顯得尤為重要。

由于電化學傳感器具有響應快、精準度高、檢測限低、便于操作等優點，是目前檢測重金屬離子的最常用的方法。衡量電化學傳感的兩個重要指標就是傳感器的檢測限和特異性，而電極修飾材料在其中起到了極為關鍵的作用。因此，開發綜合性能好的電極材料成為了人們當前的首要目標。由變價過渡金屬離子Fe³⁺和小尺寸剛性對苯二甲酸構筑的MIL-53，結構中Fe³⁺/Fe²⁺的價態變化導致材料具有一定的電子易動性，但是結構中大量存在的有機配體阻礙了氧化還原電子的進一步傳輸，綜合電化學性能不佳。對MIL-53進行碳化處理，可以制備金屬摻雜的多孔碳材料，而這種多孔金屬碳化物在保持MIL-53前驅體微觀結構的基礎上，可能同樣更為優異的電化學性能，將其修飾在電極上，可大幅度提高電化學傳感器的選擇性和靈敏度。

現有技術中提供了MIL-53衍生滲碳體Fe₃C的電化學傳感器及其制備方法，但仍存在的缺點是，滲碳體通常由金屬單質鐵在高溫高壓下直接化合而成，需要約1GPa～2GPa的超高壓，反應溫度溫度高達1200℃～1350℃。

發明內容

本發明的目的是提供涉及一種MIL-53衍生滲碳體的電化學傳感器及制備方法，以克服現有技術中滲碳體Fe₃C的制備需要高溫高壓的問題，以及超低濃度的電化學檢測問題。

為了達到本發明的目的，本發明提供的技術方案是：

一種MIL-53衍生滲碳體的電化學傳感器及制備方法，包括如下步驟：

步驟1：以MIL-53為前驅體，在馬弗爐中氬氣氛圍下500℃～700℃煅燒1～2 小時，正常降至室溫，得到Fe₃C；將所制得的Fe₃C溶于去離子水，超聲分散均勻，得到混懸液A，然后加入Nafion溶液，添加比例按A：Nafion的體積比為 1:1～3:1，制得懸浮液B；

步驟2：玻碳電極的表面利用粒徑分別為0.3μm和0.05μm的氧化鋁漿液打磨至光亮，超聲條件下利用二次蒸餾水清洗玻碳電極表面，通過氮氣吹干；用微量進樣器吸取上述電極懸浮液B3μL～4.5μL滴加到玻碳電極表面，室溫條件下自然干燥，獲得Fe₃C@GCE電化學傳感器。

上述方法制得MIL-53衍生滲碳體Fe₃C的電化學傳感器。

本發明的有益效果：

(1)本發明的滲碳體Fe₃C的制備條件更為溫和安全，無需高溫和超高壓，僅需在常壓、500℃～700℃即可實現；