[发明专利]氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管修饰玻碳电极及其应用

说明书

本发明提供了一种氢氧化镧‑氧化多壁碳纳米管复合材料修饰玻碳电极及其应用。所述电极包括玻碳电极、包覆在玻碳电极的氢氧化镧‑氧化多壁碳纳米管复合材料涂层；通过将氢氧化镧‑氧化多壁碳纳米管复合材料分散液滴涂在玻碳电极表面，晾干后得到氢氧化镧‑氧化多壁碳纳米管复合材料修饰玻碳电极。该电极有效利用氢氧化镧的催化活性和氧化多壁碳纳米管的高导电性以及两者之间的协同效应，可实现高灵敏、高稳定性及选择性检测株洲工业废水和湘江水实际样品中的对硝基苯酚。本发明用于对硝基苯酚的快速检测，具有准确度高、灵敏度大、选择性好、操作简单方便等优势。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，特别涉及一种氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管修饰玻碳电极及其应用。

背景技术

酚作为普遍存在的环境污染物，其具有一定的生物毒性。其中，对硝基苯酚(p-NP)是毒性最强的一种苯酚，被美国环境保护署(USEPA)列为危害物和优先污染物。由于其高稳定性，导致p-NP难以降解并广泛存在于土壤和水生环境中。不幸的是，p-NP对人体和动物有毒，即使是少量p-NP的存在可能会引起肝脏和肾脏的严重损害。因此，开发一种快速准确检测土壤、水环境中p-NP的方法具有重要意义。

稀土元素具有与碱土金属元素相似的化学特性。与其他稀土元素相比，镧(La)离子由于其较小的离子半径而具有更高的电导率。La被单独或与其他元素结合使用，作为高效催化剂，可用于玻璃、电子工业、陶瓷和高温合金等方面。特别地，La盐(比如氢氧化镧)由于阳离子空位，使其具有优异的光、电、磁性能。同时，由于其稳定性和优异的催化活性，将La盐运用于玻碳电极表面的修饰能提高传感器的稳定性和催化性能。此外，La盐基复合材料也因其对苯酚的优异光催化活性而受到广泛关注，但是，La盐基传感器的导电性相对较差，限制了其作为传感器平台的广泛应用。因此，将各种导电材料复合到La盐中以提高传感器的电导率和灵敏度。

在各种导电材料中，碳基纳米材料(例如石墨烯纳米片(GNP)、碳纳米管(CNT)、GO等)由于其高导电性和大的比表面积而被广泛使用。其中，多壁碳纳米管(MWCNTs)具有优异的电导率、极高的机械强度、出色的电催化活性和较大的比表面积而常被用于修饰电极。但是，MWCNTs在水中的分散性较差，会发生分层现象，导致修饰电极稳定性不好和重现性差等问题。为了提高修饰电极的稳定性和重现性，可充分利用MWCNTs表面和末端富含含氧官能团这一优势，经氧化处理可得分散性良好的氧化碳纳米管(OxMWCNTs)，这为制造具有更高稳定性的基于碳纳米管的新型电化学传感器检测p-NP提供了方便。

目前研究表明，将碳基纳米材料、金属氧化物、贵金属纳米颗粒及导电聚合物等材料运用于修饰玻碳电极，能够有效提高修饰电极对p-NP的催化性能。为了进一步改善传感器催化p-NP的稳定性、重现性和灵敏性，继续开发修饰材料对传感器的构建仍是十分必要的。

发明内容

本发明提供了一种氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管修饰玻碳电极及其应用，其目的是为了有效提高修饰电极电化学电流响应稳定性和重现性，能有效提高修饰电极对p-NP的检测能力。

为了达到上述目的，本发明的实施例提供了一种氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管修饰玻碳电极，包括玻碳电极、包覆在玻碳电极表面的氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管复合材料涂层。

本发明的实施例还提供了一种氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管修饰玻碳电极的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将氯化镧和氢氧化钠作为原材料，制备棒状氢氧化镧纳米颗粒分散液；

步骤2，将多壁碳纳米管氧化制备氧化多壁碳纳米管分散液；

步骤3，将所述棒状氢氧化镧纳米颗粒分散液和氧化多壁碳纳米管分散液通过自组装方式得到氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管复合材料分散液；

步骤4，将氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管复合材料分散液滴涂在玻碳电极表面，晾干后得到氢氧化镧-氧化多壁碳纳米管修饰玻碳电极。