一种电极及其制备方法和传感器及应用技术

一种电极及其制备方法和传感器及应用，其主要涉及石墨烯领域。该电极通过在电极基体上设置由掺氮石墨烯‑银金纳米复合材料制成的纳米复合层使得该电极的电化学性能和催化性能得到提高；通过简单的滴涂方法，使得制备该电极的工艺变得极为简单；通过将包含有上述电极的电化学传感器应用于Cu

【技术实现步骤摘要】
一种电极及其制备方法和传感器及应用
本专利技术涉及石墨烯领域，具体而言，涉及一种电极及其制备方法和传感器及应用。
技术介绍
石墨烯虽然只有单原子层厚度，但作为保留了良好晶体结构的碳材料，其具有独特的2维(2D)结构、优异的机械性能、卓越的电化学性能和大的比表面积，其在光、电、磁等方面均有广泛的应用。用化学元素掺杂石墨烯可以调节石墨烯的能带结构、改变其电化学性质、调整其表面化学性质和改变石墨烯的带隙宽度。在众多的掺杂原子中，氮原子具有理想的原子大小并含有5个共价键可以和碳形成强共价键，是非常优秀的化学掺杂元素，然而目前存在的问题是，很多向石墨烯中掺氮制成的纳米复合材料在催化性能和电化学性能方面表现很不理想，这使其在催化性能和电化学性能方面的应用受到了很大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电极，其具有优良的催化性能和电化学性能。本专利技术的另一目的在于提供一种电极的制备方法，该方法制备工艺简单，且能制备出具有良好电化学性能和催化性能的电极。本专利技术的另一目的在于提供一种传感器，其不但操作简单、环境友好，而且具有超高的灵敏度和非常宽的线性范围。本专利技术还提供一种传感器在检测Cu2+中的应用，其能够超灵敏的快速检测出Cu2+。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。本专利技术提出一种电极，其包括电极基体和设置于电极基体表面的纳米复合层，其中，纳米复合层由掺氮石墨烯-银金纳米复合材料制成。本专利技术提出一种上述电极的制备方法，其包括以下步骤：对电极基体依次进行抛光、洗涤和干燥后，将掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的水溶液滴涂在电极基体上，并进行自然晾干。本专利技术提出一种传感器，其包括上述的电极。本专利技术还提出了一种上述传感器在检测Cu2+中的应用。本专利技术实施例的电极及其制备方法和传感器及应用的有益效果是：通过在电极基体上设置由掺氮石墨烯-银金纳米复合材料制成的纳米复合层使得此电极的电化学性能和催化性能得到提高；通过简单的滴涂方法，使得制备该电极的工艺变得极为简单；因此，包括上述电极的传感器，其不但操作简单、环境友好，而且具有超高的灵敏度和非常宽的线性范围，其用于Cu2+的检测中，表现出了良好的电化学性能和催化性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为试验例中具有不同修饰电极的传感器在0.1mol/L、pH为7.4的Tris-HCl溶液中的CV测试图谱；图2为试验例中传感器在最佳实验条件下，测定Cu2+浓度的DPV图，其中，图2(A)表示的是不同Cu2+浓度的DPV图，图2(B)表示的是氧化峰电流与Cu2+浓度的线性关系图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的电极及其制备方法和传感器及应用进行具体说明。本专利技术实施例提供的一种电极，其包括电极基体和设置于电极基体表面的纳米复合层，其中，需要说明的是，该电极主要用于进行电化学测试和Cu2+检测使用，因此，本专利技术实施例中提供的纳米复合层是由掺氮石墨烯-银金纳米复合材料制成。进一步地，掺氮石墨烯-银金纳米复合材料是由硝酸银溶液、氧化石墨烯溶液、氯金酸溶液和碳酸氨混合反应后制成的。需要说明的是，掺氮石墨烯-银金纳米复合材料具体地制备过程为：将硝酸银溶液和氧化石墨烯水溶液混合后，再与氯金酸溶液和碳酸氨混合并反应。其中，硝酸银溶液的浓度为0.08-0.12mol/L，氧化石墨烯溶液的质量浓度为0.8-1.2g/L，氯金酸溶液中的氯金酸的质量百分比为0.8％-1.2％，并且硝酸银溶液中的硝酸银、氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯、氯金酸溶液中的氯金酸和碳酸氨的质量比为1.6-1.8：0.8-1.2：4.8-5.2：490-510。需要强调的是，上述对于硝酸银溶液、氧化石墨烯溶液、氯金酸溶液和碳酸氨进行量浓度和质量比的限制，主要是为了让各组分之间进行充分的反应，保证所得掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的质量，另外，反应结束后，还需要对所得产物依次进行洗涤、沉淀和干燥，即可得到掺氮石墨烯-银金纳米复合材料粉体。进一步地，为了保证洗涤最佳效果，洗涤过程采用超纯水进行多次离心洗涤，直至上层清液的pH为7左右为止；另外，进行干燥时采用真空干燥，其真空干燥温度为58-62℃，干燥时间为11-13h，优选地，真空干燥温度为60℃，干燥时间为12h，需要强调的是，采用真空干燥方式，并控制器真空干燥的参数主要是为了让掺氮石墨烯-银金纳米复合材料粉体不被氧化污染，从而维持其质量稳定性。本专利技术实施例还提出了上述电极的制备方法，其包括以下步骤：对电极基体依次进行抛光、洗涤和干燥后，将上述掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的水溶液滴涂在电极基体上，并进行自然晾干。进一步地，自然晾干后，滴涂在电极基体上的掺氮石墨烯-银金纳米复合材料即可形成纳米复合层。需要说明的是，为了保证纳米复合层的电化学性能和与电极基体的结合质量，掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的水溶液质量浓度应该控制在0.9-1.1g/L，优选地为1.0g/L，这主要是因为掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的水溶液质量浓度太小，其所形成的纳米复合层的结合强度不够，而质量浓度太大，其所形成的的纳米复合层又很容易产生皲裂，故纳米复合层的整体强度会被降低，而且其电化学性能也会相应减弱，因此，对于滴涂在电极基体上的掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的水溶液质量浓度应该予以严格把控。进一步地，为了提升电极的整体质量，优选地，电极基体采用玻碳电极。需要说明的是，玻碳电极是玻璃碳电极的简称，其优点是导电性好，化学稳定高，热膨胀系数小，质地坚硬，气密性良好，故由此可以看出将玻碳电极作为电极基体可以最大限度的提升电极的综合使用性能。本专利技术实施例还提出了一种传感器，其包括上述的电极。需要说明的是，将电极用在传感器中，尤其是用在电化学传感器中，可以充分的发挥自身优良的电化学性能，使电化学传感器达到高精度、高灵敏度和高效的检测分析效果。本专利技术实施例还提出了一种利用上述传感器在检测Cu2+中的应用。需要说明的是，用于检测Cu2+的传感器为电化学传感器，另外，之所以利用上述的传感器来检测Cu2+，是因为利用Cu2+可以催化巯基使之成为二硫化物这一化学原理可以建立超灵敏检测Cu2+的电化学传感器，并且此电化学传感器操作简单、环境友好，具有超高的灵敏度和非常宽的线性范围，这为检测Cu2+提供了一种新方法。以下结合实施例对本专利技术的特征和性能作进一步的详细描述。实施例1本实施例提供一种电极，其包括玻碳电极和设置于玻碳电极表面的纳米复合层，其中，纳米复合层由掺氮石墨烯-银金纳米复合材料制成。进一步地，掺氮石墨烯-银金纳米复合材料的制备过程为：首先，将5mg的氧化石墨烯分散到5mL超纯水中，得到氧化石墨烯水溶液。然后，向得到的氧化石墨烯水溶液中加入0.1mol/L本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电极，其特征在于，所述电极包括电极基体和设置于所述电极基体表面的纳米复合层，所述纳米复合层由掺氮石墨烯‑银金纳米复合材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种电极，其特征在于，所述电极包括电极基体和设置于所述电极基体表面的纳米复合层，所述纳米复合层由掺氮石墨烯-银金纳米复合材料制成。2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述掺氮石墨烯-银金纳米复合材料是由硝酸银溶液、氧化石墨烯溶液、氯金酸溶液和碳酸氨混合反应后制成的。3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，所述硝酸银溶液的浓度为0.08-0.12mol/L；所述氧化石墨烯溶液的质量浓度为0.8-1.2g/L；所述氯金酸溶液中的氯金酸的质量百分比为0.8％-1.2％。4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，所述硝酸银溶液中的硝酸银、所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯、所述氯金酸溶液中的氯金酸和所述碳酸氨的质量比为1.6-1.8...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔粉英，王伟，罗雨，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32