[发明专利]用于检测氯离子的电化学传感器电极及其制备方法和应用

说明书

本发明提出检测氯离子的电化学传感器电极的制备方法，多层氧化石墨烯分散在3‑7mol/L的氢氧化钾溶液中，二次搅拌、冷冻、干燥后，加入甲苯，3‑氨丙基三乙氧基硅烷；加入硝酸银、去离子水和NaBH₄制得纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料；Al₂O₃粉末糊抛光玻璃碳电极后，将纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料分散液滴在玻璃碳电极表面上。本发明还提出用本方法制备的用于检测氯离子的电化学传感器电极以及其应用：用制得电化学传感器电极，使用差分脉冲伏安法对氯离子进行检测。本发明解决了现有氯离子传感器成本高，稳定性差，结构和制备复杂的问题，适用于批量生产，各种环境下的氯离子现场检测。

技术领域

本发明属于纳米技术领域，具体涉及检测氯离子的电化学传感器电极的制备方法及其检测方法。

背景技术

氯离子在自然中存在非常广泛，也是生物体内含量最丰富的阴离子之一，参与生物体内多种重要生理机能，其在体液，血清环境中的浓度是重要的生理参数。在高氯环境的下的设备和混凝土工程，会因为氯离子加速锈蚀，影响其使用寿命。在饮用水和水体环境中对于氯离子的含量有着严格的控制。另外土壤中氯离子的含量和盐碱地演变，无土栽培的离子浓度控制，均和农作物的产量有着密切关系。

传统的检测方法有：滴定法、离子色谱法、比色法、荧光光谱法、电化学发光法等。这些方法虽然各具优势，但是也存在很多明显的缺点：复杂的样品预处理过程、昂贵的检测设备和专业的使用人员，高成本的检测耗材和检测样品消耗大、难以控制和重复的实验条件，较长的检测周期。都制约了其广泛的应用。

发明内容

氯离子检测和含量控制在医药卫生、工程建筑、生态环境和农业生产等领域有着重要的意义，本次发明致力于设计一种用于检测痕量氯离子的传感器电极及其制备方法和应用。包括合成复合纳米材料，传感器的组装方法，检测方法和结果。所述的用于组建传感器的纳米复合材料包含还原氧化石墨烯框架材料(rGOF)的制备，氨基化修饰还原氧化石墨烯框架材料(rGOF-NH₂)，氨基化修饰的还原氧化石墨烯框架材料的纳米银修饰，制得纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料(Ag-rGOF-NH₂)。所述的传感器组装涉及玻璃碳电极(GCE)，纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料(Ag-rGOF-NH₂)在GCE表面修饰的技术指标。所述的检测方法包含循环伏安法(CV)和差分脉冲伏安法(DPV)，检测范围：5～1500μM，检出限：0.129μM。

本发明提出一种检测氯离子的电化学传感器电极的制备方法，具体步骤如下：

(1)将多层氧化石墨烯分散在3-7mol/L的氢氧化钾溶液中，充分搅拌，静置10-12小时，在-20～-195.8℃下冷冻并干燥，在氩气保护下于700℃下煅烧2小时，充分洗涤后，在-20～-195.8℃下冷冻干燥；加入甲苯中，超声分散20-40分钟，加入3-氨丙基三乙氧基硅烷搅拌12小时，离心，用甲苯充分洗涤，在60℃下真空干燥；加入硝酸银和去离子水，超声分散后加入NaBH₄并在室温下在空气中搅拌1小时，离心沉淀物用甲醇和去离子水洗涤，并真空干燥，即得纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料(Ag-rGOF-NH₂)；

(2)用Al₂O₃粉末糊抛光玻璃碳电极后，分别用去离子水，乙醇和体积比1:1的硝酸超声清洗，用氮气干燥；

(3)将步骤(1)制得的纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料分散在去离子水中，超声，分散液滴在抛光后的玻璃碳电极表面上并在远红外干燥箱中在30℃下避光干燥，即得纳米银氨基修饰的还原氧化石墨烯框架材料修饰的玻璃碳电极(Ag-rGOF-NH₂/GCE)。

本发明中，步骤(1)中氢氧化钾溶液为5mol/L。

本发明的另一目的是提出了按上述发明方法制备的用于检测氯离子的电化学传感器电极。