[发明专利]一种改性海泡石修饰电极及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种改性海泡石修饰电极及其制备方法与应用，具体包括以葡萄糖为碳源、乙二胺为氮源对海泡石原矿进行氮掺杂碳改性，再用HF刻蚀及HCl酸化增大比表面积；最后进行原位Ag掺杂，得到一种新型海胆状的Cu₂O改性海泡石修饰电极。氮掺杂碳改性、HF刻蚀、Cu₂O组装、Ag掺杂等方法提高了材料比表面积、增强了导电性，从而显著提升了电化学性能；使得改性海泡石修饰电极对H₂O₂浓度具有快速响应，低的应用电位：‑0.45V；宽的检测范围：1.0×10^‑6‑3.295×10^‑3M；低的检测限2.0×10^‑8M，同时具有重复性、重现性、稳定性好，抗干扰能力强等优点，具有非常广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及电化学领域，特别涉及一种改性海泡石修饰电极及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，以黏土为载体的功能性纳米复合材料在催化、吸附和电化学领域逐渐成为研究热点。引入高岭石、埃洛石、蒙脱石、海泡石等黏土矿物为载体，不仅有效地固定了功能纳米颗粒，改善反应物的团聚性，而且在吸附或催化过程中，在黏土与功能材料间产生协同作用，进一步明显地提高了反应物的综合性能。然而，由于矿物的导电性差，因此有必要通过适当的改性方法来增强黏土的导电性，以拓展其在电化学领域的研究和应用。

海泡石(Sepiolite)是一种天然的纳米黏土矿物，由于其特殊纤维形态、高比表面积、无毒性、强吸附性和低廉的价格，常用作组装功能材料的载体。然而，尽管一些研究人员试图通过物理或化学改性来提高海泡石的导电性，但结果并不令人满意。Pekin制备了一种高阻抗16000Ω海泡石黏土碳糊电极，用于抗坏血酸的定量分析(Ionics,2017,23,3487-3495)。Erdem利用海泡石矿物与单壁碳纳米管复合研制了一种具有700Ω阻抗石墨电极的DNA传感器(Analyst,2012,137,4001-4004)。Yan在具有高介电常数和半导体性能的锐钛矿型二氧化钛纳米粒子(1-10nm)修饰的海泡石上组装球形Cu₂O纳米粒(70-300nm)，合成了阻抗为526.5Ω的新型H₂O₂传感器(Journal of Electroanalytical Chemistry,2018,827,1)。但是，海泡石黏土改性电极的阻抗仍然很高，选择合适的矿物改性方法提升海泡石的导电性已成为黏土改性电极应用的关键。

发明内容

本发明提供了一种改性海泡石修饰电极及其制备方法与应用，其目的是为了提高电极表面的传质能力和电化学反应的活性部位，进一步增强电化学响应。

为了达到上述目的，本发明提供如下方案：

本发明提供一种改性海泡石修饰电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)取等质量的海泡石和葡萄糖溶于水中，再加入乙二胺，搅拌后于热水浴下至水分全部蒸干，最后在惰性气氛下进行煅烧处理，得到CNSEP粉末；其中乙二胺的质量为海泡石的2～2.5倍；

(2)用HF对步骤(1)所得CNSEP粉末进行刻蚀，再进行抽滤、洗涤和干燥，最后用HCl进行酸化，得到ACNSEP粉末；

(3)将步骤(2)所得ACNSEP粉末与铜源以及表面活性剂按质量比为1:8～10:7～8的比例混合，再调节pH值至弱碱性，然后加入水合肼进行还原，最后进行抽滤、洗涤和干燥，得到Cu₂O/ACNSEP复合物粉末；

(4)将步骤(3)所得Cu₂O/ACNSEP复合物粉末与AgNO₃溶于有机溶剂中，其中Cu₂O/ACNSEP复合物粉末与AgNO₃的质量浓度比为1:0.02～0.04；然后在惰性气氛下搅拌反应，最后进行抽滤、洗涤和干燥，得到Ag/Cu₂O/ACNSEP粉末；