纳米金/二氧化铈复合电极及其制备方法和电化学传感器及其应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米金/二氧化铈复合电极及其制备方法和电化学传感器及其应用，涉及电化学技术领域。本发明专利技术利用电化学沉积的方法，将纳米金修饰到纳米二氧化铈掺杂石墨电极表面，制备了亚硝酸盐电化学传感器(AuNPs‑CeO2/CPE)。本发明专利技术的电化学传感器可用于检测枸杞中的亚硝酸盐，检出限为3.2×10

【技术实现步骤摘要】
纳米金/二氧化铈复合电极及其制备方法和电化学传感器及其应用
本专利技术涉及电化学
，尤其涉及一种纳米金/二氧化铈复合电极及其制备方法和电化学传感器及其应用。
技术介绍
亚硝酸盐俗称工业用盐，为白色粉末，易溶于水，除了工业用途外，在食品生产中常作为食品添加剂使用。它虽然是一种可允许的食品添加剂，但是人体吸收过量亚硝酸盐，会使血色素中Fe2+氧化成为Fe3+，产生大量高铁血红蛋白，从而使其失去携氧和释氧能力，引起全身组织缺氧，口唇、指尖会变成蓝色，即俗称的“蓝血病”，严重会令脑部缺氧，甚至死亡。其次，亚硝酸盐被摄入到胃里后，在胃酸作用下与蛋白质分解产物二级胺(仲胺、叔胺、酰胺及氨基酸)反应生成亚硝胺。亚硝胺具有强烈的致癌作用，主要引起食管癌、胃癌、肝癌和大肠癌等。近些年，各地相关硝酸盐、亚硝酸盐中毒、死亡等事件频繁发生，引起大量关注。联合国世界卫生组织和粮农组织，早在1973年就制定了食品中硝酸盐的限量标准，以ADI值为基础，提出蔬菜可食部分中硝酸盐含量的卫生标准432mg/kg(鲜样)，亚硝酸盐成人每人每日容许量为7.8mg。随着人们环境意识和食品安全意识的加强，亚硝酸盐的检测已成为环境检测和食品分析的重要项目。近年来国内报道的测定亚硝酸盐的方法有很多，主要包括：光谱法，色谱法，化学发光法，毛细管电泳法及电化学方法。在电化学方法中，主要有极谱法和伏安法。其中电化学传感器因其具有灵敏度高、稳定性好、选择性好、价格低廉、能进行快速在线连续监测等特点，目前在测定亚硝酸盐的研究中深受重视，而电化学传感器的关键在于其传感电极(工作电极)的性能，目前用于检测亚硝酸盐传感器的灵敏度、可靠性、重现性、稳定性及抗干扰性等还需要进一步研究提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种纳米金/二氧化铈复合电极及其制备方法和电化学传感器及其应用，主要目的是提供一种新型的基于纳米金/二氧化铈复合材料的AuNPs-CeO2/CPE传感器，其用于检测亚硝酸盐。为达到上述目的，本专利技术主要提供了如下技术方案：一方面，本专利技术实施例提供了纳米金/二氧化铈复合电极，其为石墨电极；所述石墨电极中掺杂有纳米二氧化铈，形成掺杂石墨电极，所述掺杂石墨电极的表面沉积有金纳米粒子，形成纳米金/二氧化铈复合电极。另一方面，本专利技术实施例提供了上述复合电极的制备方法,所述方法包括：将石墨粉与液态石蜡研磨混合，形成碳糊；将纳米二氧化铈溶液加入到所述碳糊中搅拌混合，形成掺杂碳糊；将所述掺杂碳糊压入聚四氟乙烯管内，在其另一端插入铜丝作导线，形成掺杂石墨电极；采用恒电位沉积方式在所述掺杂石墨电极的表面沉积金属纳米粒子，形成AuNPs-CeO2/CPE电极。作为优选，所述恒电位沉积中的沉积溶液为氯金酸溶液，其浓度为0.6mmol·L-1-1.8mmol·L-1；所述恒电位沉积中的支持电解质溶液为硫酸钠溶液，其浓度为0.09mol·L-1-0.11mol·L-1。作为优选，所述氯金酸溶液的浓度为1.2mmol·L-1；所述硫酸钠溶液的浓度为0.1mol·L-1。作为优选，所述恒电位沉积中的电压为-0.2v，沉积时间为20s-50s，沉积温度为常温。作为优选，沉积时间为30s。又一方面，本专利技术实施例提供了电化学传感器，其包括工作电极，所述工作电极为上述AuNPs-CeO2/CPE电极。又一方面，本专利技术实施例提供了上述电化学传感器在检测亚硝酸盐中的应用。作为优选，所述电化学传感器在检测枸杞中亚硝酸根离子的检出限为3.2×10-8mol·L-1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用电化学沉积方法将纳米金粒子(AuNPs)沉积(修饰)到掺杂有二氧化铈的石墨电极的(CeO2/CPE)表面，制备了AuNPs-CeO2/CPE电极，也获得了一种新型的包括纳米金/二氧化铈复合电极(AuNPs-CeO2/CPE)工作电极的电化学传感器，其用于检测亚硝酸盐的灵敏度、可靠性、重现性、稳定性及抗干扰性均较优秀。附图说明图1是本专利技术实施例提供的CeO2/CPE(图1A)和AuNPs-CeO2/CPE(图1B)的扫描电镜图；图2是本专利技术实施例提供的不同电极的电化学阻抗谱图；(a:CPE；b:CeO2/CPE；c:AuNPs-CPE；d:AuNPs-CeO2/CPE)图3是本专利技术实施例提供的不同电极在Fe(CN)63-/4-溶液中的循环伏安图；(a:CPE；b:CeO2/CPE；c:AuNPs-CPE；d:AuNPs-CeO2/CPE)图4是本专利技术实施例提供的NO2-在不同电极上的循环伏安曲线图；(a:CPE；b:CeO2/CPE；c:AuNPs-CPE；d:AuNPs-CeO2/CPE)图5是本专利技术实施例提供的NO2-在不同扫描速率下的循环伏安曲线图；图6是本专利技术实施例提供的稳态电流-时间稳态曲线图；图7是本专利技术实施例提供的NO2-的浓度与其峰电流的线性扫描伏安曲线图；图8是本专利技术实施例提供的干扰例子对NO2-电化学测定影响的柱状图。(a:NO2-；b:NH4Cl；c:MgCl2；d:Zn(NO3)2；e:KCl；f:KNO3；g:Na2SO4；h:Na2HPO4；i:NaH2PO4；j:H3PO4；k:CaCl2:l:CuSO4；m:Na2SO3；n:Quinol；o:Hydroquinone；p:Aminophenol；q:Glucose)具体实施方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效,以下以较佳实施例，对依据本专利技术申请的具体实施方式、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。实施例1实验仪器与试剂：CHI660a电化学工作站(上海辰华仪器公司)，三电极体系：自制的石墨电极(CPE)，修饰石墨电极(CMCPE)为工作电极、饱和甘汞电极(SCE)为参比电极、铂丝(CHI115)为辅助电极；扫描电子显微镜(Scanningelectronmicroscopy，KYKY-1000B)；亚硝酸钠(Sodiumnitrite,NaNO2，99.0％)购自天津市福晨化学试剂厂(TianjinFuchenChemicalReagentsFactory)；氯金酸(HAuCl4·3H2O)购自上海阿拉丁生物有限公司；所有其它化学试剂均为分析纯；实验用水为二次蒸馏水；所有实验均在室温下进行，在电化学测试前通入高纯氮除氧。制备各类电极：制备CPE：将1.8g石墨粉和0.6mL液态石蜡置于研钵中充分研磨，将研磨均匀的碳糊压入聚四氟乙烯管内，压实，在聚四氟乙烯管的另一端插入一根铜丝作导线，即制得CPE；制备CeO2/CPE：与CPE相似，在上述原材料的基础上加入1.2mL纳米CeO2溶液，后续操作相同，即制得CeO2/CPE；制备AuNPs-CPE：将CPE移至10mL电解池中(含1.2mmol·L-1HAuCl4溶液，支持电解质为0.1mol·L-1Na2SO4)，在-0.2V下恒电位沉积30s，取出后用二次蒸馏水反复冲洗电极表面，室温晾干，即制得AuNPs-CPE；制备AuNPs-CeO2/CPE：采用同样的方法和条件在CeO2/CPE表面恒电位沉积AuNPs，同样取出后用二次蒸馏水反复冲洗电极表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.纳米金/二氧化铈复合电极，其为石墨电极；其特征在于，所述石墨电极中掺杂有纳米二氧化铈，形成掺杂石墨电极，所述掺杂石墨电极的表面沉积有金纳米粒子，形成纳米金/二氧化铈复合电极。

【技术特征摘要】
1.纳米金/二氧化铈复合电极，其为石墨电极；其特征在于，所述石墨电极中掺杂有纳米二氧化铈，形成掺杂石墨电极，所述掺杂石墨电极的表面沉积有金纳米粒子，形成纳米金/二氧化铈复合电极。2.权利要求1所述的纳米金/二氧化铈复合电极的制备方法,其特征在于，所述方法包括：将石墨粉与液态石蜡研磨混合，形成碳糊；将纳米二氧化铈溶液加入到所述碳糊中搅拌混合，形成掺杂碳糊；将所述掺杂碳糊压入聚四氟乙烯管内，在其另一端插入铜丝作导线，形成掺杂石墨电极；采用恒电位沉积方式在所述掺杂石墨电极的表面沉积金属纳米粒子，形成纳米金/二氧化铈复合电极。3.根据权利要求2所述的纳米金/二氧化铈复合电极的制备方法,其特征在于，所述恒电位沉积中的沉积溶液为氯金酸溶液，其浓度为0.6mmol·L-1-1.8mmol·L-1；所述恒电位沉积中的支持电解质溶液为硫酸钠溶液，其浓度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：彭娟，冯芸，高作宁，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64