[发明专利]一种铜基复合电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电极的制备方法，特别属于复合电极的制备方法。

背景技术

用于传感器的电极一般是传统的玻碳电、金电极等，其使用前需要经抛光、修饰、干燥等处理步骤，过程较为繁琐，耗时较长，电极价格较为昂贵，此外，电化学现象常受到电极修饰处理过程的影响，不同的平行修饰电极对同种物质的检测有一定的误差。因而，一些其它类型的电极，如自制的碳糊电极等因实际需要而逐渐出现，代替玻碳等传统电极。但碳糊电极的制作一般也较为复杂耗时。

近两年，以铜棒作为电极用于传感领域，也开始出现。但是，它们仅局限在使铜棒阳极化，将其氧化成氧化铜，制得CuO-Cu这种同质电极。并未解决不同材料的铜基异质复合电极的制备问题，这就大大限制了铜棒电极的实用范围及应用前景。

到目前为止，涉及将体材料与纳米材料复合制作异质电极的研究甚少。虽然有诸多铜电极的制作工艺方法，但一般都较为繁杂。中国专利200910146910.X提供了铜电极结构的制造方法，中国专利200910050292.9提供了一种在铜电极表面形成自组装缓蚀膜的方法，但两者都未提供纳米材料与体状铜结合制备异质电极的方法，只涉及体材料上面的加工，未涉及纳米技术领域，且其制备过程较为复杂。

发明内容

鉴于以上缺陷，本发明提供一种铜基复合电极，此电极制作简单，用水热法直接使氢氧化镍纳米结构长在铜棒上，得到的异质结构电极可作为传感器直接用于物质检测，适合大规模的工业生产。

为了达到目的，本发明提供的一种铜基复合电极的制备方法，包括以下步骤：

a、氢氧化镍溶液的制备工序：

在室温、搅拌的条件下，将氢氧化钠溶液滴入二价镍溶液中，滴加完成后，搅拌5-10分钟，即可，氢氧化钠与二价镍盐的摩尔比为1∶0.5-1.5；

b、复合电极的制备工序：

在反应釜中，加入制备好的氢氧化镍溶液，再将铜制的电极浸入，将反应釜密闭，在150℃-200℃的情况下，反应6-10小时，冷却至室温，清洗电极，室温干燥，即可，氢氧化镍与铜制电极的质量/面积比为0.005-0.015g/平方厘米。

所述的氢氧化钠与二价镍盐的摩尔浓度比为1∶1。

所述的二价镍盐为氯化镍、硝酸镍、醋酸镍。

所述的氢氧化钠溶液和二价镍溶液的浓度都为0.2M。

本发明所述的水热法是一种在密闭容器内完成的湿化学方法。具体说来是在密闭的高温高压反应釜中，采用水做反应溶剂，通过加热反应体系，产生一个高温高压环境而进行材料制备的一种有效方法。水热法生产的特点是产物纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生长出氢氧化镍纳米墙，生产成本低，重现性非常好，可达95％以上。

本发明中用到的铜棒，由于其良好的导电性，低廉的价格，而可以广泛的用于以铜为基底的各种不同纳米材料的异质结构电极的制备。

本发明选择铜棒作为基底生长氢氧化镍，是基于铜的晶格常数与氢氧化镍的晶格常数接近，氢氧化镍更易生长在上面，在氢氧化镍中加入铜元素时，取代镍原子进入晶体结构的铜，能增强镍原子与氧原子的相互作用，强化了Ni-O键，提高了氢氧化镍结构的稳定性，有利于延长其循环寿命。

Zn、Al、Fe金属棒也可以作为基底，但针对本发明的制备条件，Zn和Al都将和氢氧化钠溶液发生反应，被溶解掉。而与Cu相比，Fe与氢氧化镍的结合程度显然没有它与氢氧化镍的好。

对本发明制备的电极进行电化学传感性质的检测，在0.1M氢氧化钠溶液中检测双氧水，其结果表明该电极对双氧水确实有很好的电化学催化效果，且通过公式Ip＝n²F²_c/4RT计算了实施例1制备的复合电极的表面覆盖浓度为8.4×10^-8molcm^-2，符合文献数据，因而可以作为传感器。

本发明与现有技术相比，具有重现性高，操作简便，耗能低，适合于工业上大规模制备；所制备出的氢氧化镍纳米墙具有双氢氧化物的层状结构，拥有较大的比表面积，作为传感器材料可以与待测物充分接触，使电催化反应充分高效。

附图说明

图1为实施例1制备的铜基氢氧化镍复合材料电极的粉末X-射线衍射(XRD)图；

图2为实施例1制备的铜基氢氧化镍复合材料电极的低放大倍率的扫描电子显微镜照片(SEM)。

图3为实施例1制备的铜基氢氧化镍复合材料电极的高放大倍率的扫描电子显微镜照片(SEM)。