[发明专利]石墨烯修饰玻碳电极的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于电化学领域，尤其是石墨烯修饰玻碳电极的制备方法及其电化学检测的应用。

背景技术

诱惑红，化学名称：6-羟基-5-(2-甲氧基-4-磺酸-5-甲苯基)偶氮萘-2-磺酸二钠盐，是水溶性合成色素。诱惑红色素作为食品添加剂常被用于食品生产加工,它可以增加食品美观和提高人们的食欲,但使用过量会对人体产生有害作用，因而我国规定了诱惑红的使用限量。有文献报道采用高效液相色谱对诱惑红色素进行分离检测，但其分析成本高，液相色谱仪价格及日常维护费用贵，而且使用过多的有机溶剂容易对环境造成污染。

通常的国标方法是纸色谱法，在酸性条件下，聚酰胺或脱脂羊毛能与水溶性酸性色素结合，在碱性条件下又能解吸附，将解析下来的色素用纸色谱进行分离。该方法操作繁琐、复杂、费时、费力。

有专利公开了一种合成色素快速检测方法，将样品处理液与色素检测卡的吸附薄片吸附反应，在吸附薄片上滴加合成色素显色剂，对折检测卡，让吸附薄片与显色薄片相互接触重叠，打开色素检测卡观察显色薄片的颜色，根据颜色变化，判断样品中是否含有合成色素。此方法简单，但是只能对合成色素进行定性分析，而不能进行定量分析。

此发明采用电化学还原氧化石墨烯的方法，目前报道的多为化学还原法还原氧化石墨烯，即还原剂还原氧化石墨烯。但是，还原剂还原氧化石墨烯存在一些缺点：（1）采用的还原剂为肼类，酚类等，此类有机还原剂毒性较大，不符合绿色化学的要求；（2）反应耗时过长，通常要反应12~24h的时间；（3）低温水合肼还原法制备的石墨烯产物有较强的晶格缺陷。

发明内容

本发明为克服现有技术还原剂还原氧化石墨烯的不足，提供一种石墨烯修饰玻碳电极的制备方法及其电化学检测的应用。

本发明采用的石墨烯修饰玻碳电极的制备方法，具体步骤为：

（1）制备氧化石墨烯分散液；

（2）玻碳电极清理干净，在玻碳电极表面滴加氧化石墨烯分散液，晾干；

（3）以氧化石墨烯修饰玻碳电极为工作电极，在缓冲溶液中电化学还原，即得到石墨烯修饰玻碳电极；

步骤（1）中所述的氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯的质量分数为0.5。

步骤（1）中所述的氧化石墨烯分散液是通过氧化石墨烯粉末加入到蒸馏水中超声作用90min得到。

步骤（2）中所述的滴加的氧化石墨烯分散液的量为10μL。

步骤（3）中所述的电化学还原为恒电位电化学还原，还原电位为-0.9~-1.1V，还原时间为80~120min。

步骤（3）中所述的缓冲溶液为0.1~0.3mol/L NaH₂PO₄缓冲溶液。

步骤（3）中所述的电化学还原之前先通保护气体10min。

上述方法制备的石墨烯修饰玻碳电极可应用于电化学检测，所述的石墨烯修饰玻碳电极用于检测氧化还原活性色素。氧化还原活性色素如诱惑红、赤藓红、红曲红、亮蓝等。

以石墨烯修饰玻碳电极为工作电极，本发明所述检测氧化还原活性色素的方法，步骤为：

往液体样品中加入支持电解质，用相对应的无机酸调节其pH为1；以石墨烯修饰玻碳电极为工作电极，甘汞电极为参比电极，铂片电极为对电极组成三电极体系；将三电极浸入样品溶液中，采用电化学循环伏安法富集；富集后采用差分脉冲伏安法即可判断是否含有色素及其浓度的大小。

所述的支持电解质NaCl或Na₂SO₄或Na₃PO₄，浓度为0.1mol/L；所述的电化学循环伏安法电位为-0.2~0.7V，富集1min。

所述的差分脉冲伏安法条件为：扫描电位为-0.2~0.7V，步进电位5mV，脉冲幅度50mV，脉冲宽度0.05s，脉冲周期0.2s,平衡时间2s；根据差分脉冲伏安图即可判断是否含有诱惑红等色素及其浓度大小。

本发明所述制备氧化石墨烯的方法为经过改进的Hummers法；

本发明所述清理玻碳电极的步骤为：玻碳电极依次用1μm、0.3μm、0.05μm的α-三氧化二铝抛光至镜面,再依次经HNO₃、乙醇和蒸馏水超声清洗，玻碳电极在氮气吹干预处理之后待用。

本发明通过电化学还原法制备石墨烯修饰玻碳电极与常规的利用还原剂还原氧化石墨烯制备石墨烯修饰玻碳电极相比具有以下优点：

（1）采用电化学还原法具有绿色环保无毒无害的特点符合绿色化学的要求；

（2）电化学还原法大大缩短了反应时间；