[发明专利]新型高效用于硝基苯检测的NiCu/Cu电化学传感器及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于检测对环境有害的硝基化合物的电化学传感器，尤其是涉及到一种用于检测硝基苯的NiCu/Cu电化学传感器及其制备方法。

二、背景技术

硝基苯是一种众所周知的环境污染物。即使在硝基苯浓度很低的情况下，连续接触它的话也会使人们得黄萎病，甚至癌症。其毒化机制主要与形成高铁血红蛋白的毒性有密切关系。硝基苯大量产生于皮革工业，并且被广泛地应用在爆炸物、除草剂、杀虫剂、制药及染料等领域。作为一种常见的环境污染物，其被列为第二人为污染物。对环境保护和人民生命财产安全的需求加快了对环境中硝基化合物的检测的研究。目前使用的几种方法如：质谱、表面增强拉曼光谱、核四极矩共振、X-射线衍射、中子活化分析、荧光、发光及电化学方法等用来检测环境中的硝基化合物。在这些方法中，电化学方法以其所用仪器简单，价格便宜，所需传感器可以人为设计和精确控制等优点而受到科学研究者的关注。目前开发经济、简单和高效的新型电化学传感器是电化学方法中的关键。由于镍基和铜基电极具有较高的电催化活性，它们被用作电化学析氢的电催化剂。在电催化析氢过程中，它们表现出较强的氢吸附性能，因此，它们可作为氢化有机物的电催化剂。随着科学技术的突飞猛进，纳米材料独特的物理和化学特性，使得具有纳米结构的双金属材料在催化剂和传感器等领域中应用研究得到了广泛的关注。在这些双金属纳米材料中，NiCu由于来源相对丰富、价格相对低廉、对环境无毒害等优点，人们已将其作为化学和电化学催化剂及葡萄糖传感器等。

三、发明内容

本发明的目的之一是根据目前国内外的研究现状，开发一种新型、高效和价格低廉的检测硝基苯的电化学传感器；目的之二提供一种用于检测硝基苯的电化学传感器的操作简单，环境友好、成本低的制备方法。

本发明的技术方案是：电化学传感器是由Cu基体和环氧树脂等构成，即将Cu基体的一面采用环氧树脂包封，另一面构建纳米结构的CuNi双金属膜，团聚纳米结构的Cu和Ni双金属颗粒大小为50-100nm。

新型高效用于硝基苯检测的NiCu/Cu电化学传感器的制备方法是：将Ni、Cu双金属电化学沉积到预先打磨好了的Cu基体上，通过恒电流方法，制得NiCu/Cu电化学传感器，具体方法步骤依次为：

(1)将购买的铜电极背面用环氧树脂包封，留下另一面；

(2)将铜电极未封住的另一面用800^#和1500^#砂纸仔细打磨，然后用超声波清洗5min，用蒸馏水洗净；

(3)以铂片为阳极，铜片为阴极，以硫酸镍、柠檬酸和硫酸铜为电镀液，采用恒电流电沉积方法，在Cu基体表面电沉积NiCu双金属膜，即得NiCu电化学传感器。

上述步骤(3)中所述的硫酸镍、柠檬酸和硫酸铜为电镀液是：在150毫升的玻璃烧杯中，配制100毫升浓度为0.05-1摩尔/升的硫酸镍、0.005-0.1摩尔/升的柠檬酸和0.005-1摩尔/升的硫酸铜的电镀液，以铂片为阳极，铜片为阴极，在0.005-1A的电流下电沉积0.05-2小时，在铜片表面生成NiCu双金属膜。

硫酸镍、柠檬酸和硫酸铜为电镀液的最佳优选条件是：在150毫升的玻璃烧杯中，配制100毫升浓度为0.1-0.5摩尔/升的硫酸镍、0.01-0.06摩尔/升的柠檬酸和0.01-0.06摩尔/升的硫酸铜的电解液，以铂片为阳极，铜片为阴极，在0.01-0.5A的电流下电沉积0.1-0.5小时，在铜片表面生成NiCu双金属膜。

本发明的有益效果是：由于采用简单的电化学共沉积方法，在含有一定浓度的Ni²⁺和Cu²⁺离子的电镀液中，采用恒电流方法直接将金属Ni和Cu共电沉积到Cu片上，不仅具有操作简单、环境友好、成本低等优点，而且所得到的电极是一种新型高效检测环境污染物硝基苯的电化学传感器。

四、附图说明

图1为本发明制备的各种NiCu电极的XRD图(a：NiCu0.01/Cu，b：NiCu0.02/Cu，c：NiCu0.04/Cu，d：NiCu0.1/Cu)；

图2为本发明制备的NiCu0.01/Cu电极的扫描电镜照片；

图3为本发明制备的NiCu0.02/Cu电极的扫描电镜照片；

图4为本发明制备的NiCu0.04/Cu电极的扫描电镜照片；

图5为本发明制备的NiCu0.1/Cu电极的扫描电镜照片；