一种电化学传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及功能材料和传感器技术领域，具体公开一种电化学传感器及其制备方法和应用。所述电化学传感器，包括电极和涂覆在所述电极表面的多壁碳纳米管‑多金属氧酸盐‑金纳米颗粒复合材料；所述多壁碳纳米管经过酸化处理；所述多金属氧酸盐为十一钨铜杂多钨硅酸盐。本发明专利技术提供的电化学传感器具有线性范围宽、灵敏度高、稳定性以及重复性好的特点，能对对乙酰氨基酚等进行准确、方便的定性、定量检测，且检测操作方便，用时较少。

An electrochemical sensor and its preparation method and Application

The invention relates to functional materials and sensor technology field, in particular to an electrochemical sensor, its preparation method and application. The electrochemical sensor comprises an electrode and a multi-walled carbon nanotube polyoxometalate gold nanoparticle composite coated on the electrode surface; the multi-walled carbon nanotube is acidified; and the polyoxometalate is an 11-tungsten-copper heteropolytungsten silicate. The electrochemical sensor provided by the invention has the characteristics of wide linear range, high sensitivity, stability and good repeatability, can accurately and conveniently detect paracetamol, etc. qualitatively and quantitatively, and has convenient detection operation and less time-consuming.

【技术实现步骤摘要】
一种电化学传感器及其制备方法和应用
本专利技术涉及功能材料和传感器
，尤其涉及一种电化学传感器及其制备方法和应用。
技术介绍
随着生活水平的提高，人们对食品安全和食品污染、环境污染、医药安全等问题日益关心。因此，研究能够灵敏、快速、简便地检测相关化学物质(如对乙酰氨基酚、亚硝酸盐等)的方法具有重要的实际意义。目前食品安全检测、环境检测、农药残留检测和医药检测等领域中多采用滴定法、色谱法、分光光度法和色谱法等进行相关物质含量的测定。上述方法或操作步骤繁琐，或分析时间长，或仪器过于精细、昂贵不利于广泛应用。因此，研究一种快速、灵敏、经济实用的检测方法并应用于食品安全检测、环境检测、农药残留检测和医药检测等领域具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术在食品安全检测、环境检测、农药残留检测和医药检测等领域中，对相关化学物质的含量分析操作步骤繁琐，分析时间长，灵敏度低，成本高等问题，本专利技术提供一种电化学传感器及其制备方法和应用。为达到上述专利技术目的，本专利技术实施例采用了如下的技术方案：一种电化学传感器，包括电极和涂覆在所述电极表面的多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料；所述多壁碳纳米管经过酸化处理；所述多金属氧酸盐为十一钨铜杂多钨硅酸盐；所述多壁碳纳米管与多金属氧酸盐的质量比为1:8-46。相对于现有技术，本专利技术提供的电化学传感器，将多壁碳纳米管、多金属氧酸盐及金纳米颗粒修饰到电极表面，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒多功能复合材料修饰的工作电极，由于多金属氧酸盐表现出优异的电催化能力，与多壁碳纳米管及金纳米颗粒复合构建的电化学传感器具有线性范围宽、灵敏度高、稳定性以及重复性好的特点，能对对乙酰氨基酚等物质进行准确、方便的定性、定量检测，且检测操作方便，用时较少。本专利技术实施例还提供上述电化学传感器的制备方法，包括如下的步骤：(1)将电极进行预处理，得到处理后电极；(2)将多壁碳纳米管分散液滴涂到所述处理后的电极表面，电极表面干燥后，得到多壁碳纳米管修饰的电极；(3)将多金属氧酸盐溶液滴涂到碳纳米管修饰的电极表面，待电极干燥后，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐修饰的电极；(4)在多壁碳纳米管-多金属氧酸盐修饰的电极表面电沉积金纳米颗粒，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料修饰的工作电极。相对于现有技术，本专利技术提供的电化学传感器的制备方法，工艺简单，操作方便，绿色安全，将多壁碳纳米管、多金属氧酸盐及金纳米颗粒修饰到电极表面，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒多功能复合材料修饰的工作电极。相应地，本专利技术还提供所述电化学传感器在检测对乙酰氨基酚、多巴胺，双氧水及亚硝酸盐领域中的应用，能够对对乙酰氨基酚、多巴胺，双氧水及亚硝酸盐进行准确、方便的定性、定量检测。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中工作电极表面上修饰的多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料的红外谱图；图2是本专利技术实施例中电化学传感器对不同浓度对乙酰氨基酚的定性检测谱图；图3是本专利技术实施例中用工作电极检测不同浓度对乙酰氨基酚时浓度与电流线性关系曲线；图4是本专利技术实施例中工作电极对于对乙酰氨基酚加入不同干扰物质的电流时间曲线；图5是本专利技术实施例中电化学传感器的工作电极的稳定性测试曲线；图6是本专利技术实施例中电化学传感器的工作电极的电化学交流阻抗。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种电化学传感器。该电化学传感器，包括电极和涂覆在所述电极表面的多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料；所述多壁碳纳米管经过酸化处理；所述多金属氧酸盐为十一钨铜杂多钨硅酸盐；所述多壁碳纳米管与多金属氧酸盐的质量比为1:8-46。具体地，多壁碳纳米管为酸化处理的酸化多壁碳纳米管，改善多壁碳纳米管的分散性，得到分散性稳定的多壁碳纳米管分散液，更好的修饰于电极表面。优选地，所述复合材料由多壁碳纳米管层、多金属氧酸盐层和金纳米颗粒层依次循环叠加制备而成，循环次数为1-3次，改善复合材料的电化学性能。优选地，所述多壁碳纳米管层由浓度为0.8-1.2mg/mL的多壁碳纳米管分散液滴涂并干燥后得到；所述多金属氧酸盐层由浓度为9-11mg/mL的多金属氧酸盐溶液滴涂并干燥后得到；所述金纳米颗粒层由电沉积得到。优选地，所述多壁碳纳米管分散液滴涂0.5-2.5μm；所述多金属氧酸盐溶液滴涂2-4μm，使多壁碳纳米管与多金属氧酸盐均匀地涂覆在电极表面。优选地，所述酸化多壁碳纳米管的酸化处理的方法为：将多壁碳纳米管分散于体积比为1:2-4的浓硝酸(质量分数为68％)与浓硫酸(质量分数为70％)的混酸中，分散，60-75℃回流2.5-3.5h，冷却至室温，用蒸馏水稀释，经过滤，洗涤，干燥后，得到酸化处理过的碳纳米管；更进一步地，将多壁碳纳米管分散于体积比为1:3的浓硝酸与浓硫酸的混酸中，超声分散30min，然后将其置于三颈瓶中，60℃回流3h，之后室温冷却，并用蒸馏水稀释，真空过滤，多次清洗过滤物至滤液呈中性，然后将碳纳米管置于80℃真空干燥器中，干燥24h，得到酸化处理过的碳纳米管。优选地，所述十一钨铜杂多钨硅酸盐为K2H4SiW11CuO39·6H2O，具有电子密度高和电化学性能优异，与多壁碳纳米管及金纳米颗粒形成多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料修饰在电极表面，改善工作电极的性能。本专利技术实施例提供的的电化学传感器，将多壁碳纳米管、多金属氧酸盐及金纳米颗粒修饰到电极表面，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒多功能复合材料修饰的工作电极，由于多金属氧酸盐表现出优异的电催化能力，与多壁碳纳米管及金纳米颗粒复合构建的电化学传感器具有线性范围宽、灵敏度高、稳定性以及重复性好的特点，能对对乙酰氨基酚、多巴胺，双氧水及亚硝酸盐进行准确、方便的定性、定量检测，且检测操作方便，用时较少。本专利技术在提供该电化学传感器的前提下，还进一步提供了该电化学传感器的制备方法。在一实施例中，该制备方法包括以下步骤：(1)将电极进行预处理，得到处理后电极；(2)将多壁碳纳米管分散液滴涂到所述处理后的电极表面，电极表面干燥后，得到多壁碳纳米管修饰的电极；(3)将多金属氧酸盐溶液滴涂到碳纳米管修饰的电极表面，待电极干燥后，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐修饰的电极；(4)在多壁碳纳米管-多金属氧酸盐修饰的电极表面电沉积金纳米颗粒，得到多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料修饰的工作电极。下面对上述制备方法做进一步的解释说明：优选地，所述电极为玻碳电极，玻碳电极直径为3mm，具有导电性好，化学稳定性高，热胀系数小及质地坚硬的特点，经过多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料修饰后电化学性能更佳优异。优选地，步骤(4)中，以0.8-1.2mM氯金酸电解液为镀液，电位范围为0.4-1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电化学传感器，其特征在于：包括电极和涂覆在所述电极表面的多壁碳纳米管‑多金属氧酸盐‑金纳米颗粒复合材料；所述多壁碳纳米管经过酸化处理；所述多金属氧酸盐为十一钨铜杂多钨硅酸盐；所述多壁碳纳米管与多金属氧酸盐的质量比为1:8‑46。

【技术特征摘要】
1.一种电化学传感器，其特征在于：包括电极和涂覆在所述电极表面的多壁碳纳米管-多金属氧酸盐-金纳米颗粒复合材料；所述多壁碳纳米管经过酸化处理；所述多金属氧酸盐为十一钨铜杂多钨硅酸盐；所述多壁碳纳米管与多金属氧酸盐的质量比为1:8-46。2.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于：所述复合材料由多壁碳纳米管层、多金属氧酸盐层和金纳米颗粒层依次循环叠加制备而成，循环次数为1-3次。3.如权利要求2所述的多电化学传感器，其特征在于：所述多壁碳纳米管层由浓度为0.8-1.2mg/mL的多壁碳纳米管分散液滴涂并干燥后得到；所述多金属氧酸盐层由浓度为9-11mg/mL的多金属氧酸盐溶液滴涂并干燥后得到；所述金纳米颗粒层由电沉积得到。4.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于：所述多壁碳纳米管的酸化处理方法为：将多壁碳纳米管分散于体积比为1:2-4的浓硝酸与浓硫酸的混酸中，分散，60-75℃回流2.5-3.5h，冷却至室温，用蒸馏水稀释，经过滤，洗涤，干燥即可。5.如权利要求1所述的电化学传感器，其特征在于：所述十一钨铜杂多钨硅酸盐为K2H4SiW11CuO39·6H2O。6.权利要求1～5任一项所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李娜，张聪，董鹏飞，任聚杰，赵海燕，崔敏，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北,13