[发明专利]用于高灵敏度检测乙醇的修饰电极及制备方法

说明书

本发明公开一种用于高灵敏度检测乙醇的修饰电极及制备方法，是利用无金属可见光催化的聚合方法将聚丙烯酰胺修饰在电极表面，再利用碳二亚胺交联技术将功能化石墨烯嵌入在聚丙烯酰胺聚合物中，形成聚合物@石墨烯复合材料，最后在复合材料表面沉积纳米钯，制得聚丙烯酰胺@石墨烯/纳米钯修饰电极。由于特殊的高分子效应以及聚丙烯酰胺@石墨烯复合载体与催化中心、反应底物和产物之间的相互作用，可很好的电催化还原乙醇，应用于检测乙醇的电化学传感器，具有制备简单、检测快速（150 s）及灵敏度高（1.3×10^‑9 mol/L）等优点。

技术领域

本发明公开一种可用于检测乙醇的电化学传感器用工作电极，尤其是一种用于高灵敏度检测乙醇的修饰电极及制备方法。

背景技术

电化学传感器是一种利用工作电极催化还原被测样品过程中的电化学信号变化对被测样品进行检测的装置，具有制备简便、成本低、易于微型化、适合现场检测等特点，其工作电极对被测样品催化还原的能力，直接影响电化学传感器检测的灵敏度。

贵金属钯是当代催化行业应用非常广泛的催化剂，在燃料电池、石油化工、有机合成、汽车尾气净化等领域占有重要地位。因均相钯催化剂稳定性差、产物后处理操作复杂、重复利用性差，因此需要将活性钯纳米粒子负载于各种载体上制备非均相催化剂。催化剂载体作为金属纳米粒子的支撑材料，其结构与性能直接决定着金属催化剂颗粒的粒径大小、分散性、催化活性及稳定性。

传统的催化剂载体是炭黑，虽具有大的比表面积，但是形成的载体部分孔径太小，不能与反应液进行充分的接触，降低了催化剂的利用效率。聚合物载体作为金属活性中心的惰性支持体，其特殊的高分子效应及其与催化中心、反应底物和产物之间的相互作用，可极大地影响催化剂的催化性能。石墨烯是单原子层的碳原子二维晶体，是迄今被证实的最坚硬的材料，也是已知电子传导速率最快的材料，还具有97.7%的透光率和优良的热导率。据报道，将纳米金属粒子负载在氧化石墨烯上，能够有效提高金属纳米粒子的催化性能。

但是，迄今为止还没有将聚丙烯酰胺和石墨烯复合作为纳米钯的载体并修饰在电极表面，用于电化学传感器高灵敏度检测乙醇的相关报道。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种用于高灵敏度检测乙醇的修饰电极及制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种用于高灵敏度检测乙醇的修饰电极，其特征是在含溴化合物修饰电极上再以聚丙烯酰胺@石墨烯/纳米钯修饰。

一种上述用于高灵敏度检测乙醇的修饰电极的制备方法，其特征在于依次按照如下步骤进行：

a. 将含溴化合物修饰电极放入由丙烯酰胺、荧光素、三乙胺和无水乙醇组成的溶液中，抽真空，LED灯光照3~8h，得到聚丙烯酰胺修饰电极；所述混合液中的各组分含量为0.2～1moL/L丙烯酰胺、0.5×10^-4～2.5×10^-4moL/L荧光素、2×10^-3～8×10^-3 moL/L三乙胺和10～20 moL/L无水乙醇；

b. 将羧基化石墨烯溶于pH5.0缓冲溶液中超声混合均匀，配制0.5～2mg/mL石墨烯溶液，向石墨烯溶液中依次加入现配的0.01～0.05mol/L氮羟基琥珀酰亚胺和0.05～0.2mol/L碳二亚胺溶液形成混合溶液，之后再将聚丙烯酰胺修饰电极置入混合溶液中浸泡0.5～2 h，得到聚丙烯酰胺@石墨烯修饰电极；

c. 将聚丙烯酰胺@石墨烯修饰电极置入含0.5～3.5 mmol/L氯化钯的电解液中，在-1.0 V电位下电沉积30～120秒，取出电极用超纯水清洗，自然晾干，得到聚丙烯酰胺@石墨烯/纳米钯修饰电极。