[发明专利]一种MIL-53衍生渗碳体的电化学传感器在检测铬酸根离子中的应用

说明书

本发明公开了一种由MIL‑53衍生的渗碳体Fe₃C的电化学传感器及其制备和使用方法。通过在500℃～700℃对MIL‑53进行煅烧得到多孔渗碳体Fe₃C，将Fe₃C制成电极浆料涂覆至玻碳电极表面，获得电化学传感器。该电化学传感器可以通过Fe₃C中铁的特征氧化还原峰对溶液中的进行定性、定量识别，对水体中痕量的Na₂CrO₄的检测限可以低至6nM，远小于国家要求的检测标准。

技术领域

本发明涉及痕量重金属离子电化学传感器领域，涉及一种MIL-53衍生渗碳体的电化学传感器及制备方法。

背景技术

重金属离子易富集、难降解、难治理，一旦通过各种途径在人体内富集，超过标准含量后，对人体的呼吸系统、循环系统等会造成不可逆的严重侵害。特别是主要存在于工业废水中的属于强制突变物质，可诱发肺癌和鼻咽癌。因此，从源头遏制重金属离子污染的发生、加强对重金属离子含量的检测显得尤为重要。

由于电化学传感器具有响应快、精准度高、检测限低、便于操作等优点，是目前检测重金属离子的最常用的方法。衡量电化学传感的两个重要指标就是传感器的检测限和特异性，而电极修饰材料在其中起到了极为关键的作用。因此，开发综合性能好的电极材料成为了人们当前的首要目标。由变价过渡金属离子Fe³⁺和小尺寸刚性对苯二甲酸构筑的MIL-53，结构中Fe³⁺/Fe²⁺的价态变化导致材料具有一定的电子易动性，但是结构中大量存在的有机配体阻碍了氧化还原电子的进一步传输，综合电化学性能不佳。对MIL-53进行碳化处理，可以制备金属掺杂的多孔碳材料，而这种多孔金属碳化物在保持MIL-53前驱体微观结构的基础上，可能同样更为优异的电化学性能，将其修饰在电极上，可大幅度提高电化学传感器的选择性和灵敏度。

现有技术中提供了MIL-53衍生渗碳体Fe₃C的电化学传感器及其制备方法，但仍存在的缺点是，渗碳体通常由金属单质铁在高温高压下直接化合而成，需要约1GPa～2GPa的超高压，反应温度温度高达1200℃～1350℃。

发明内容

本发明的目的是提供涉及一种MIL-53衍生渗碳体的电化学传感器及制备方法，以克服现有技术中渗碳体Fe₃C的制备需要高温高压的问题，以及超低浓度的电化学检测问题。

为了达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：

一种MIL-53衍生渗碳体的电化学传感器及制备方法，包括如下步骤：

步骤1：以MIL-53为前驱体，在马弗炉中氩气氛围下500℃～700℃煅烧1～2 小时，正常降至室温，得到Fe₃C；将所制得的Fe₃C溶于去离子水，超声分散均匀，得到混悬液A，然后加入Nafion溶液，添加比例按A：Nafion的体积比为 1:1～3:1，制得悬浮液B；

步骤2：玻碳电极的表面利用粒径分别为0.3μm和0.05μm的氧化铝浆液打磨至光亮，超声条件下利用二次蒸馏水清洗玻碳电极表面，通过氮气吹干；用微量进样器吸取上述电极悬浮液B3μL～4.5μL滴加到玻碳电极表面，室温条件下自然干燥，获得Fe₃C@GCE电化学传感器。

上述方法制得MIL-53衍生渗碳体Fe₃C的电化学传感器。

本发明的有益效果：

(1)本发明的渗碳体Fe₃C的制备条件更为温和安全，无需高温和超高压，仅需在常压、500℃～700℃即可实现；