一种复合材料修饰电极及其制备方法和应用技术

技术编号:21031328 阅读:40 留言:0更新日期:2019-05-04 04:23
本发明专利技术涉及修饰电极技术领域,尤其涉及一种复合材料修饰电极及其制备方法和应用,本发明专利技术提供的复合材料修饰电极,包括玻碳电极和玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由包括多壁碳纳米管和2‑氨基‑5‑巯基‑1,3,4‑噻二唑的原料制备得到。所述复合材料修饰电极可以实现对Cd

A Composite Modified Electrode and Its Preparation and Application

The invention relates to the technical field of modified electrode, in particular to a composite modified electrode and its preparation method and application. The composite modified electrode provided by the invention includes a composite film on the surface of a glassy carbon electrode and a glassy carbon electrode; the composite film is prepared from raw materials including multi-walled carbon nanotubes and 2 amino 5 mercapto 1,3,4 thiadiazole. The composite modified electrode can realize Cd.

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料修饰电极及其制备方法和应用
本专利技术涉及修饰电极
,尤其涉及一种复合材料修饰电极及其制备方法和应用。
技术介绍
水体中的重金属离子毒性大,不可降解,并能不断的在生物链中富集,会对生物体造成不可逆的伤害。因此,人们需要寻求快速高效的检测水体中重金属的方法。传统的检测重金属离子的技术包括原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法和冷蒸气原子荧光光谱法等。但上述方法由于存在仪器昂贵、需要专业人员进行检测、样品预处理过程复杂以及不适用于现场检测等缺陷,导致了这些方法的使用受到了一定的限制。针对上述检测方法的缺陷,由于电化学检测的成本较低、操作简单、便于携带,且具有灵敏、快速、高效等特点,受到了人们的广泛关注,相应的电极修饰也成为关注的热点之一,HoangDuyVu(HoangDuyVu,Lê-HuyNguyen,TuanDzungNguyen,etal.Ionics21(2015)571-578)等人将MWCNTs与聚1,5-二氨基萘结合,制备得到的复合材料修饰电极用于铅离子与镉离子的同步检测,其对铅离子和镉离子的检测限分别为2.1μg·L-1和3.2μg·L-1。在上述基础上,如何进一步提高复合材料修饰电极对水体中铅离子和镉离子的检测限,现有技术中没有相关记载。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种复合材料修饰电极及其制备方法和应用,所述复合材料修饰电极可以同步检测水体中的铅离子和镉离子,对镉离子的检测限最低为0.4μg/L,对铅离子的检测限最低为0.3μg/L。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:本专利技术提供了一种复合材料修饰电极,包括玻碳电极和玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由包括多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的原料制备得到。优选的,所述多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的质量比为1:(4~5)。本专利技术还提供了上述技术方案所述的复合材料修饰电极的制备方法,包括以下步骤:将多壁碳纳米管加入混合酸溶液中,进行羧基化处理,得到羧基化的多壁碳纳米管;将所述羧基化的多壁碳纳米管、2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸溶液混合,得到电解液;将三电极体系置于所述电解液中,进行电沉积,得到复合材料修饰电极;所述三电极体系以玻碳电极为工作电极、铂片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极。优选的,所述混合酸溶液由浓硫酸溶液和浓硝酸溶液混合得到;所述浓硫酸溶液的质量浓度为98%,所述浓硝酸溶液的质量浓度为68%;所述浓硫酸溶液和浓硝酸溶液的体积比为(2.8~3.2):1。优选的,所述羧基化处理在依次进行的超声和搅拌条件下进行;所述超声的时间为3~6h;所述搅拌的时间为2~4h。优选的,所述电解液中羧基化的多壁碳纳米管的浓度为(25~35)mg/L;所述电解液中H2SO4的浓度为(0.08~0.12)mol/L。优选的,所述电沉积的电位为0~1.7V,扫描速度为80~120mV/s。优选的,所述电沉积的扫描圈数为10~20圈。本专利技术还提供了所述的复合材料修饰电极或由上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合材料修饰电极在同步检测水体中铅离子和镉离子中的应用。优选的,所述应用包括以下步骤:以醋酸盐缓冲溶液作为支持电解质,所述复合材料修饰电极作为工作电极,所述采用差分脉冲伏安法,同步检测水体中的铅离子和镉离子。本专利技术提供了一种复合材料修饰电极,包括玻碳电极和玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑制备得到。本专利技术利用多壁碳纳米管的良好导电性、大比表面积,及2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑中的巯基和多壁碳纳米管上的羧基易与Cd2+和Pb2+络合,可以实现修饰电极表面金属离子富集位点的最大化,实现Cd2+和Pb2+的高灵敏检测,根据实施例的记载,所述复合材料修饰电极对镉离子的检测限最低可达为0.4μg/L,对铅离子的检测限最低可达0.3μg/L。附图说明图1为实施例1所述电沉积的循环伏安图;图2为实施例1制备得到的复合材料修饰电极的SEM图;图3为对比例1制备得到的PAMT修饰电极的SEM图;图4为纯玻碳电极、实施例1得到的复合材料修饰电极和对比例1得到的PAMT修饰电极的交流阻抗图;图5为纯玻碳电极、实施例1得到的复合材料修饰电极和对比例1得到的PAMT修饰电极对含50μg/L的铅离子和镉离子的水溶液的差分脉冲响应曲线图;图6为实施例1得到的复合材料修饰电极对浓度范围为1~150μg/L的镉离子、浓度范围为2~200μg/L的铅离子的水溶液的DPV线性范围图;图7为重复6次实施例1的过程得到的复合材料修饰电极的重现性图。具体实施方式本专利技术提供了一种复合材料修饰电极,包括玻碳电极和玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由包括多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的原料制备得到;在本专利技术中,若无特殊说明,所有原料组分均为本领域技术人员熟知的市售产品。本专利技术提供的复合材料修饰电极包括玻碳电极;本专利技术对所述玻碳电极没有任何特殊的限定,采用本领域技术人员熟知的玻碳电极即可。本专利技术提供的复合材料修饰电极还包括玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由包括多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑(AMT)的原料制备得到;所述多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的质量比优选为1:(4~5),更优选为1:(4.2~4.8),最优选为1:(4.4~4.6)。在本专利技术中,所述多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的质量比可保证制备得到的复合材料修饰膜对目标金属离子具有最优的峰电流响应。在本专利技术中,所述复合物薄膜的厚度优选为10~25nm,更优选为12~18nm,最优选为14~16nm。在本专利技术中,所述复合物薄膜的厚度即可以保证重金属离子较好的富集效果,还能使所述复合材料修饰电极具有较好的导电性和传质受阻检测性能。本专利技术还提供了上述技术方案所述的复合材料修饰电极的制备方法,包括以下步骤:将多壁碳纳米管加入混合酸溶液中,进行羧基化处理,得到羧基化的多壁碳纳米管;将所述羧基化的多壁碳纳米管、2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸溶液混合,得到电解液;将三电极体系置于所述电解液中,进行电沉积,得到复合材料修饰电极;所述三电极体系以玻碳电极为工作电极、铂片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极。本专利技术将多壁碳纳米管加入混合酸溶液中,进行羧基化处理,得到羧基化的多壁碳纳米管。在本专利技术中,将多壁碳纳米管加入混合酸溶液前优选对多壁碳纳米管进行前处理。在本专利技术中,所述前处理优选包括采用盐酸溶液对所述多壁碳纳米管除杂,然后对除杂后多壁碳纳米管进行洗涤和干燥。在本专利技术中,所述盐酸溶液的浓度优选为0.3~0.5mol/L,更优选为0.35~0.45mol/L;所述多壁碳纳米管的质量与盐酸溶液的体积比优选为(0.8~1.2)g:(35~45)mL,更优选为(0.9~1.1)g:(38~42)mL。在本专利技术中,所述除杂优选依次在超声和搅拌的条件下进行;所述超声的时间优选为0.8~1.2h;所述搅拌的时间优选为4.8~5.2h;本专利技术对所述超声的频率和搅拌的速率没有任何特殊的限定,采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合材料修饰电极,包括玻碳电极和玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由包括多壁碳纳米管和2‑氨基‑5‑巯基‑1,3,4‑噻二唑的原料制备得到。

【技术特征摘要】
1.一种复合材料修饰电极,包括玻碳电极和玻碳电极表面的复合物薄膜;所述复合物薄膜由包括多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的原料制备得到。2.如权利要求1所述的复合材料修饰电极,其特征在于,所述多壁碳纳米管和2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑的质量比为1:(4~5)。3.权利要求1或2所述的复合材料修饰电极的制备方法,包括以下步骤:将多壁碳纳米管加入混合酸溶液中,进行羧基化处理,得到羧基化的多壁碳纳米管;将所述羧基化的多壁碳纳米管、2-氨基-5-巯基-1,3,4-噻二唑与硫酸溶液混合,得到电解液;将三电极体系置于所述电解液中,进行电沉积,得到复合材料修饰电极;所述三电极体系是以玻碳电极为工作电极、铂片为对电极、饱和甘汞电极为参比电极。4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述混合酸溶液由浓硫酸溶液和浓硝酸溶液混合得到;所述浓硫酸溶液的质量浓度为98%,所述浓硝酸溶液的质量浓度为68%;所述浓硫酸溶液和浓硝酸溶液的体...

【专利技术属性】
技术研发人员:涂新满朱倩陶文艳杨丽霞罗旭彪罗胜联
申请(专利权)人:南昌航空大学
类型:发明
国别省市:江西,36

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