[发明专利]利用碳沉积法制备微纳米杂化电极的方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种利用碳沉积法制备微纳米杂化电极的方法。

背景技术

上世纪七、八十年代Wightman等和Fleischmann等首次将超微电极(ultramicroelectrode,UME)引入到电化学领域。超微电极由于具有极快的传质速率，极小的充电电流和iR降等优点而在电化学领域引起了一场革命，使原来许多无法探测的体系可用电化学技术进行研究。到目前为止人们已发展了许多制备微、纳米电极的方法,主要分为两类：top down法和bottom up法。腐蚀包封法和激光拉制法是经典的top down方法；液/液界面现场反应生成纳米颗粒堵塞石英管是bottom up方法。但是以上这些方法制备得到的是单个的纳米电极，只能得到一个电化学信号，用于简单体系的分析。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用碳沉积法制备微纳米杂化电极的方法。

本发明提供的制备微纳米杂化电极的方法，包括如下步骤：

将双管拉制得到微纳米尖端后，堵住所述双管尾部中的一条管道，于所述双管的尾部通入碳源气体，并将所述微纳米尖端插入充满惰性气体的单管中，由所述单管外壁加热所述微纳米尖端进行碳沉积，沉积完毕后向所得碳沉积物所在管内插入一根金属丝与碳沉积物连接，并向所述双管的另一个管道内灌入参比溶液插入参比电极，即制备得到所述微纳米杂化电极。

上述方法中，所述双管为石英双管，该双管中设有一隔片将其内部空间由双管的两个管口一分为二，具体可为购自美国Sutter公司的型号为QT120-90-7.5的石英双管；所述石英双管的内径具体可为900μm，外径具体可为1200μm。

所述单管为石英单管，具体可为购自美国Sutter公司的型号为Q100-70-7.5的石英单管；所述石英双管的内径具体可为700μm，外径具体可为1000μm。

所述微纳米尖端的半径为10nm-10μm，具体可为3μm；

所述银丝的半径为100μm-150μm，具体可为130μm；

所述碳源气体选自正丁烷和异丁烷中的至少一种；

所述惰性气体选自氮气和氩气中的至少一种。

所述碳源气体的压强为0.10-0.20MPa，具体为0.15MPa；

所述惰性气体的压强为0.01-0.03MPa，具体为0.02MPa。

堵住所述微纳米尖端中的一条管道的方法可为利用橡皮泥将其中一条管道的尾部堵住，确保只有另一条管道内充有碳源气体。

在实际操作中，需确保在所述微纳米尖端插入充满惰性气体的单管后，再由所述单管外壁加热所述微纳米尖端，以确保双管的尖端不被烧融，避免碳源气体的燃烧。

加热的方式可选自酒精灯加热。

所述碳沉积步骤中，温度为280-350℃，具体为300℃；

时间为25-35s，具体为30s。

所述参比溶液具体可选自由铁氰化钾、氯化钾和水组成的溶液、由六氨合钌、氯化钾和水组成的溶液中的任意一种；具体可为由铁氰化钾、氯化钾和水组成的溶液，其中，铁氰化钾和氯化钾的浓度均为100mM；

另外，按照上述方法制备得到的得到的微纳米杂化电极及该微纳米杂化电极在检测电化学反应中电信号的应用，也属于本发明的保护范围。

其中，所述电信号具体可为电子转移信号或离子转移信号；

所述微纳米杂化电极具体可为由碳电极、插在所述碳电极上的所述金属丝、含有所述参比溶液和所述参比电极的空管组成。所述碳电极和空管的半径具体可为10nm-10μm，更具体可为0.7μm或70nm。

本发明利用碳源气体如丁烷在高温(约300℃)下裂解产生的碳将双管的其中一个管的尖端堵住，从而制备出微、纳米杂化电极，并通过调节拉管机的参数拉制不同尺寸的双管从而制备出大小不同的微、纳米杂化电极。该方法通过酒精灯加热双管的尖端，使得丁烷裂解生成的碳沉积在尖端将管子堵住得到杂化微、纳米碳电极。该方法所得微、纳米杂化电极分别通过电化学方法和扫描电镜方法进行表征。与现有技术相比，本发明提供的制备方法简单快速，成本低廉，成功率高，制备的电极功能更多，能够同时检测两种相关联的电化学信号，非常适合复杂体系的研究，应用范围更广。

附图说明

图1为本发明微纳米杂化电极的结构示意图，其中1-银丝，2-石英玻璃管，3-碳电极。

图2为本发明微纳米杂化电极的主要制作示意图。

图3为实施例1的微纳杂化电极在六氨合钌溶液中的循环伏安图。