[发明专利]一种检测水体中酚类化合物的传感器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种检测水体中酚类化合物的传感器件及其制备方法，将聚苯胺纳米管和氧化石墨烯通过简单的混合搅拌，再离心提取得到了石墨烯和聚苯胺纳米管复合材料。本发明采用的修饰电极制作方法简单，绿色环保，用该修饰电极组装的传感器件可用于水体中酚类化合物的同时检测。由于制备的石墨烯包覆在聚苯胺纳米管的表面且聚苯胺纳米管分布均匀，用该材料修饰电极并组装电化学传感器，用于酚类化合物的检测，具有较高的选择性和灵敏度。

技术领域

本发明属于酚类化合物测试器件及其制备方法领域，特别涉及一种检测水体中酚类化合物的传感器件及其制备方法。

背景技术

酚类化合物作为一种重要的工业原料制备药品，纸张，杀虫剂，树脂类的聚合物材料及塑料制品中。而酚类可以通过食物链或者饮用水由外部环境迁移到生物体内，导致生殖障碍，癌症，免疫及神经系统等问题。酚类已经被许多国家组织机构列为优先的有毒污染物清单，包括美国环境保护局，欧洲食品安全局等[F.R.Edstac,Endocrine DisrupterScreening and Testing Advisory Committee(EDSTAC)report,1998]。《生活饮用水卫生标准》中规定，挥发酚类含量不超过0.002mg/L。《食品容器及包装材料用聚碳酸酯树脂卫生标准》，里面对双酚A用量规定：就是一升蒸馏水中所含的酚须≤0.05mg(即≤0.05ppm)；这就要求较高灵敏的检测器。目前，对酚类化合物检测的方法有：气相色谱-质谱分析法，高效液相色谱，分子印迹，荧光及酶联免疫吸附法等。这些方法灵敏且可靠，但是昂贵的仪器成本，耗时的操作步骤及复杂的预处理限制了它们现场检测的应用。相比而言，电化学检测由于低成本，操作简单，对检测物质优异的选择性和高的灵敏度而引起人们的广泛关注。但是，由于较低的灵敏度和酚类氧化产物对裸电极的损伤，裸电极对酚类化合物的高灵敏检测是行不通的。因此，开发对酚类化合物的高灵敏检测的电化学传感器是科研工作者们亟待解决的问题[Analytica Chimica Acta,853(2015)249-257]。特别地，酚类污染物中双酚A和苯酚在裸电极上氧化电位较为接近，峰峰差较小，会相互影响，无法同时检测。因此，开发出一种同时检测双酚A和苯酚的传感器件十分必要。

聚苯胺作为一种经典的高分子导电聚合物，具有原料易得，合成简单，质子酸掺杂及优异的电化学性能，广泛用于制备电极材料及生物或电化学传感器等。但是传统的化学聚合的聚苯胺易于团聚，活性位点未得到充分暴露，电子传输能力及对分析物的检测能力较差。相比于传统的聚苯胺，管状的聚苯胺纳米管具有较高的比表面积和优异的电子传输能力[ACS Nano,5(2011)3469-3474]，通过与氧化石墨烯的有效复合，石墨烯包覆在聚苯胺纳米管表面，两者形成协同效应，导电性和电化学性能进一步提升，增强了分析物的吸附与富集能力，可大大提高对分析物的检测灵敏度。

同时，由于聚苯胺纳米管的优异的电子传输能力及高的比表面积，利用石墨烯均匀包覆聚苯胺纳米管制备电化学传感器，可大大提高酚类化合物在该传感器表面的灵敏响应。

CN 106024427 A公开了一种聚苯胺纳米管修饰的超薄石墨烯薄膜电极及其制备方法，先由石墨烯和二氧化锰复合形成石墨烯/二氧化锰纳米纤维复合薄膜，以二氧化锰纤维薄膜为模板聚合形成聚苯胺纳米管，从而得到聚苯胺纳米管修饰的石墨烯复合薄膜，制备电极应用于超级电容器中。该专利中电极的制备需要以二氧化锰纳米纤维为模板，二氧化锰纳米纤维在石墨烯上的均匀性不易控制，从制备电极的扫描电镜图难易看到明显的中空管状聚苯胺纤维，聚苯胺纳米纤维较短且整体分布不均匀。而本发明制备方法简单，不需要二氧化锰纤维等作为模板，聚苯胺纳米管的直径可控，聚苯胺纳米管长度较长且制备的石墨烯包覆聚苯胺纳米管整体分散均匀，可用用制备电化学传感器件，用于水体中酚类化合物的检测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种检测水体中酚类化合物的传感器件及其制备方法，克服了酚类(如双酚A，苯酚)在裸电极上氧化电位较近而不能同时检测的缺陷，本发明中采用石墨烯包覆聚苯胺纳米管修饰电极组装的电化学传感器用于水体中酚类化合物(如双酚A，苯酚)的高灵敏检测。