修饰电极及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种修饰电极，包括玻碳电极和修饰层，所述修饰层为壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料制成，所述修饰层包覆在所述玻碳电极上；及其制备方法和应用。这种壳聚糖分散氮掺杂混合碳材料合成简单方便，对环境污染小，分散性好。并且本测定方法线性范围较宽，吸附量大，选择性好，灵敏度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学分析
，尤其是一种修饰电极，及其制备方法和在检测胭脂红、日落黄、柠檬黄方面的应用。
技术介绍
胭脂红、日落黄、柠檬黄是一种人工合成偶氮类色素，广泛存在于果汁饮料、碳酸饮料、配制酒、糖果、糕点等食品中。敏感人群若体内含有阿司匹林、安息香酸等药物时，这种合成色素摄入体内会引发过敏、哮喘等疾病。若摄入量过多，更是会导致儿童多动症、运动神经毒性、生殖毒性、甚至诱发癌症。因此，为了食品安全以及身体健康，准确的检测胭脂红、日落黄、柠檬黄的含量的研究具有极其重要意义。目前已经有多种技术测定胭脂红、日落黄、柠檬黄的含量，如可见分光光度测定法、荧光发射光谱法、高效液相色谱法、高效液相色谱质谱联用以及电化学方法等，但存在仪器价格昂贵、操作复杂、电极材料难以制备、灵敏度不高、检测分析速度慢等缺点。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种修饰电极，结构新颖巧妙，具有很好的导电性、稳定性和选择性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种修饰电极，包括玻碳电极和修饰层，所述修饰层为壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料制成，所述修饰层包覆在所述玻碳电极上。一种如上所述修饰电极的制备方法，包括以下步骤：⑴、壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料的制备：取1.25-1.50mg壳聚糖溶于5ml含1%乙酸溶液中，缓慢加入氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯2.5-3.0mg，超声2h，得到0.5mg/mL的壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料；⑵、电极的处理：将玻碳电极先用0.3µm的三氧化二铝悬浊液在打磨布上处理，再用0.05µm的三氧化二铝悬浊液在打磨布上抛光成镜面，最后用乙醇、二次水超声清洗，用高纯氮气吹干；⑶、N-PC-G/CS修饰电极的制备：取5µL0.5mg/mL的N-PC-G/CS分散液滴涂到打磨好的玻碳电极表面，空气中自然干燥。一种如上所述修饰电极在测定胭脂红、日落黄、柠檬黄的含量的应用。进一步地，该测定的具体方法包括以下步骤：a.用微量移液枪分别将一定量的胭脂红(PR)、日落黄(SY)、柠檬黄(TT)溶液准确移入含有4mL0.1mol/L的硫酸溶液中，以权利要求2所述电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI660B电化学工作站上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在0.1~1.0V电位范围内进行循环伏安扫描和差示脉冲扫描，记录稳定的循环伏安图和差示脉冲伏安图；b.以权利要求1所述的修饰电极为工作电极建立三电极体系，共同插入分别含有胭脂红、日落黄、柠檬黄的硫酸溶液中，随着浓度的增大，氧化峰电流增加，可得胭脂红、日落黄、柠檬黄线性关系曲线；同时按照相关灵敏度的测定原则，测定其三者的检出限；测定PR、SY、TT的最佳条件为：支持电解质选用0.1mol/LH2SO4；差示脉冲法测得三种物质的浓度均在一定范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系：PR的线性范围为3.0×10-8-8.0×10-6mol/L，线性方程为Ipa1=0.304-9.149c(μA,μM,R=0.9928)，Ipa2=-10.753-1.1776c(μA,μM,R=0.9995)检出限为1.10×10-8mol/L；SY的线性范围为4.0×10-8-4.0×10-6mol/L，线性方程为Ipa1=0.0007-4.203c(μA,μM,R=0.9972)，Ipa2=6.181-11.786c(μA,μM,R=0.9976)检出限为1.70×10-8mol/L；TT的线性范围为5×10-8-1.5×10-5mol/L，线性方程为Ipa1=0.0527-1.4443c(μA,μM,R=0.9934)，Ipa2=-5.4897-0.721c(μA,μM,R=0.9970)检出限为3.60×10-8mol/L；c.结合上述线性方程，对未知浓度的PR、SY、TT的混合液样品进行测定，计算出各化合物的浓度；将未知浓度的PR、SY、TT的混合液样品加入电解池中，以步骤（2）所述电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂柱为对电极；实验在CHI660D电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在0~1.0V电位范围内进行差示脉冲扫描，在不同峰电位处分别测得不同的化合物的Ipa值；将所测得的Ipa值分别代入上述所得的线性方程中，计算得胭脂红、日落黄、柠檬黄各自浓度。对于该修饰电极测定样品含量，检测物质在电极表面主要是一个吸附过程，并且有相应的出峰位置，而对于其他干扰物质无电流响应信号或者出峰位置与检测物质不一致，所以可用于检测胭脂红、日落黄、柠檬黄的含量。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：这种壳聚糖分散氮掺杂混合碳材料合成简单方便，对环境污染小，分散性好。并且本测定方法线性范围较宽，吸附量大，选择性好，灵敏度较高。这种壳聚糖分散的氮掺杂混合碳材料分散性好，并未破坏氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料原有的结构，并且具有很好的导电性、稳定性和选择性，能分别测定胭脂红(PR)、日落黄(SY)、柠檬黄(TT)的含量。附图说明图1所示为本专利技术的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯纳米材料的扫描电子显微镜图片。图2所示为氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯纳米材料的透射电子显微镜图片。图3所示为胭脂红(PR)在不同电极上的循环伏安图，其中，a为裸玻碳电极，b为壳聚糖修饰电极，c为壳聚糖功能化的多孔碳材料修饰电极，d为壳聚糖功能化的氮掺杂多孔碳材料修饰电极，e为壳聚糖功能化的氮掺杂多孔碳和石墨烯材料修饰电极，扫速为50mV/s。图4所示为日落黄(SY)在不同电极上的循环伏安图。图5所示为柠檬黄(TT)在不同电极上的循环伏安图。图6所示为不同浓度下的胭脂红(PR)差示脉冲伏安图。图7所示为不同浓度下的日落黄(SY)差示脉冲伏安图。图8所示为不同浓度下的柠檬黄(TT)差示脉冲伏安图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。本专利技术的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料可采用现有技术，如：N-DopedGrapheneNativelyGrownonHierarchicalOrderedPorousCarbonforEnhancedOxygenReductionAdv.Mater.2013,25,6226–6231.一种修饰电极，包括玻碳电极和修饰层，所述修饰层为壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料制成，所述修饰层包覆在所述玻碳电极上。上述修饰电极的制备方法，包括：(1)取1.25mg壳聚糖溶于5ml含1%乙酸溶液中，缓慢加入氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯2.5mg，超声2h，得到0.5mg/mL的壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料。(2)取5µL0.5mg/mL的N-PC-G/CS分散液滴涂到打磨好的玻碳电极表面，空气中自然干燥（一）实验所使用的仪器和试剂：实验过程中使用的水均为二次蒸馏水（简称二次水），实验所用的试剂均为分析纯。仪器：型号为C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种修饰电极，其特征在于：包括玻碳电极和修饰层，所述修饰层为壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料制成，所述修饰层包覆在所述玻碳电极上。

【技术特征摘要】
1.一种修饰电极，其特征在于：包括玻碳电极和修饰层，所述修饰层为壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料制成，所述修饰层包覆在所述玻碳电极上。2.一种如权利要求1所述修饰电极的制备方法，包括以下步骤：⑴、壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料的制备：取1.25-1.50mg壳聚糖溶于5ml含1%乙酸溶液中，缓慢加入氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯2.5-3.0mg，超声2h，得到0.5mg/mL的壳聚糖分散的氮掺杂多孔碳和原位生长石墨烯材料；⑵、电极的处理：将玻碳电极先用0.3µm的三氧化二铝悬浊液在打磨布上处理，再用0.05µm的三氧化二铝悬浊液在打磨布上抛光成镜面，最后用乙醇、二次水超声清洗，用高纯氮气吹干；⑶、N-PC-G/CS修饰电极的制备：取5µL0.5mg/mL的N-PC-G/CS分散液滴涂到打磨好的玻碳电极表面，空气中自然干燥。3.一种如权利要求1所述修饰电极在测定胭脂红、日落黄、柠檬黄的含量的应用。4.如权利要求3所述应用，其特征在于：该测定的具体方法包括以下步骤：a.用微量移液枪分别将一定量的胭脂红(PR)、日落黄(SY)、柠檬黄(TT)溶液准确移入含有4mL0.1mol/L的硫酸溶液中，以权利要求2所述电极为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI660B电化学工作站上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在0.1~1.0V电位范围内进行循环伏安扫描和差示脉冲扫描，记录稳定的循环伏安图和差示脉冲伏安图；b.以权利要求1所述的修饰电极为工作电极建立三电极体系，共同插入分别含有胭脂红、日落黄、柠檬黄的硫酸溶液中，随着浓度的增大，氧化峰电流增加，可得胭脂红、日落黄、柠...

【专利技术属性】
技术研发人员：周喜斌，安贞贞，李壮，郭永阳，张康宁，陈晓玲，张东霞，卢小泉，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62