本实用新型专利技术公开了一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极，其包括石墨烯修饰玻碳电极和通过电化学沉积法原位负载在所述石墨烯修饰玻碳电极表面的纳米氧化钴修饰层。本实用新型专利技术通过将石墨烯玻碳电极作为碳材料负载基底，采用电化学沉积法将纳米氧化钴粒子原位负载在还原态石墨烯层上，利用二价钴离子与还原态石墨烯表面的含氧官能团发生键合作用，金属钴离子的纳米颗粒充当成核位点，该结构有利于阻碍纳米氧化钴团聚，从而提高了该复合材料修饰电极的导电性和灵敏度。本实用新型专利技术通的复合材料修饰电极适用于畜禽饮用水中铅离子的实时检测。
Composite material modified electrode for detecting lead ion in drinking water of livestock and poultry
The utility model discloses a composite material modified electrode for detection of lead ion in the drinking water of livestock and poultry, which includes graphene modified glassy carbon electrode and nano cobalt oxide modified layer on the surface of the glassy carbon electrode modified by the electrochemical deposition method. The utility model uses the graphite carbon electrode as the substrate of the carbon material to load the nano cobalt oxide particles in situ on the reduced graphene layer by electrochemical deposition, and uses the two valence cobalt ions to bond with the oxygen containing functional groups on the surface of the reduced graphene, and the nanoparticles of the cobalt ion are filled as nuclear sites. The structure is favorable for blocking the agglomeration of nano cobalt oxide, thus improving the conductivity and sensitivity of the composite modified electrode. The composite material modified electrode of the utility model is suitable for real-time detection of lead ions in drinking water of livestock and poultry.
【技术实现步骤摘要】
一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极
本技术涉及复合材料修饰电极领域，特别涉及一种用于畜禽饮用水中铅离子的复合材料修饰电极。
技术介绍
石墨烯(GNS)是一种以SP2杂化的由碳原子组成的单原子层厚的蜂窝状网格结构的碳材料，是世界上最薄的材料。石墨烯的特殊结构使其导电性增强，比表面积增大，是国际材料技术的研究前沿，并广泛应用于电子、光学、电化学能源转换和存储、电化学传感器等等。近年来，为了扩展石墨烯的应用范围和提高石墨烯材料的性能，开展了关于石墨烯复合材料的合成和应用工作的研究，包括聚合物/石墨烯、金属氧化物/石墨烯、金属/石墨烯等，如TiO2，ZnO，SnO2，Mn3O4，Co3O4和Fe3O4等。这些石墨烯的复合材料已经成功的被合成，并被应用于催化和生物传感器等领域。将无机晶体通过电化学沉积法直接沉积在石墨烯基底表面，不需要复合物材料的合成转换，是合成薄膜类材料的有效方法。如将纳米级的ZnO，Cu2O和CdSe颗粒沉积在rGO或者CVD-GNS膜表面。氧化钴是一种过渡金属氧化物，具有尖晶石晶体结构，温度低于800℃时稳定存在氧化钴纳米材料比表面积较大，导电能力优良，且具有高效的催化性能，在电化学传感器领域具有非常巨大的发展潜力。铅和其化合物对人体各组织均有毒性，口服2～3g可致中毒，50g可致死，一般由消化道吸收，进入血液而发生中毒，常见的是慢性铅中毒，铅中毒患者一般会有持久的行为和认知障碍。而随着“工业三废”(废液，废气，废渣)的排放及农用化学品的滥用等原因使世界上许多地区的铅污染日趋严重，且铅很难被降解，可以随食物链积累，继而给动物和人类的健康带来很大的威胁。当今，我国养殖业发展迅速，而养殖场畜禽饮用水铅污染成为从业人员面临的棘手问题。根据GB/T5750.6-2006和GB5009.12-2010，常用检测铅离子的方法包括原子吸收光谱法，氢化物原子荧光法，紫外可见分光光度法，电感耦合等离子体发射光谱法，电感耦合等离子体质谱法等。然而，这些技术灵敏度高、结果准确，但仪器昂贵，和样品制备过程复杂，不适合现场实时检测。因此开发出适合现场实时检测用仪器或设备及快速、可靠的痕量铅粒子检测方法对于养殖场畜禽饮用水的检测意义重大。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极，其具有良好的灵敏度、稳定性和重现性。本技术解决其技术问题的解决方案是：一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极，其包括石墨烯修饰玻碳电极和通过电化学沉积法原位负载在所述石墨烯修饰玻碳电极表面的纳米氧化钴修饰层。作为上述技术方案的进一步改进，所述石墨烯修饰玻碳电极包括玻碳电极基底和附着于所述玻碳电极基底上的还原态石墨烯层。作为上述技术方案的进一步改进，所述玻碳电极基底经超声清洗处理并干燥。作为上述技术方案的进一步改进，所述纳米氧化钴修饰层的厚度在200～400nm范围内，所述还原态石墨烯层的厚度在2000～4000nm范围内，本专利技术的还原态石墨烯层与纳米氧化钴修饰层具有优异的复合性能，进一步提高了该复合材料修饰电极的导电性。本技术的有益效果是：本技术通过将石墨烯玻碳电极作为碳材料负载基底，采用电化学沉积法将纳米氧化钴粒子原位负载在还原态石墨烯层上，利用二价钴离子与还原态石墨烯表面的含氧官能团发生键合作用，金属钴离子的纳米颗粒充当成核位点，该结构有利于阻碍纳米氧化钴团聚，从而提高了该复合材料修饰电极的导电性和灵敏度。本技术通的复合材料修饰电极适用于畜禽饮用水中铅离子的实时检测。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。图1是本技术的层结构示意图；图2是本技术石墨烯修饰电极扫描曲线；图3是本技术电化学沉积纳米氧化钴粒子的循环伏安图；图4是本技术不同扫速下的电性曲线；图5是本技术不同pH值扫描铅盐时的电性曲线；图6是本技术不同电极扫描铅盐时的电性曲线。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本技术的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本技术的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本技术保护的范围。另外，文中所提到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本专利技术创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。参照图1，一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极，其包括石墨烯修饰玻碳电极和通过电化学沉积法原位负载在所述石墨烯修饰玻碳电极表面的纳米氧化钴修饰层2。进一步作为优选的实施方式，所述石墨烯修饰玻碳电极包括玻碳电极基底11和附着于所述玻碳电极基底11上的还原态石墨烯层12。进一步作为优选的实施方式，所述玻碳电极基底11经超声清洗处理并干燥。进一步作为优选的实施方式，所述纳米氧化钴修饰层的厚度在200～400nm范围内，所述还原态石墨烯层的厚度在2000～4000nm范围内。本专利技术复合材料修饰电极的制备方法包括如下步骤：1)将玻碳电极进行超声清洗处理，得玻碳电极基底，干燥后备用；2)吸取10.0μL氧化石墨烯分散液滴加到步骤1)的玻碳电极基底表面，室温下干燥，形成氧化石墨烯层，得氧化石墨烯修饰电极，然后将其放于0.1mol/LKCl溶液中，用循环伏安法以100mV/s扫速在-1.5～0.5V电压范围内扫描20圈，形成还原态石墨烯层，完成取出后用重蒸馏水淋洗，得到石墨烯修饰玻碳电极；3)将步骤2)所得石墨烯修饰玻碳电极以三电极体系插入含有1mmol/L氯化钴溶液的磷酸盐缓冲液中扫描30圈，形成纳米氧化钴修饰层，完成后取出用重蒸馏水淋洗，得纳米氧化钴/石墨烯修饰玻碳电极。进一步作为优选的实施方式，步骤1)所述的超声清洗处理为将玻碳电极用纳米氧化铝粉悬浮液打磨出镜面，用重蒸馏水超声清洗30min，室温下干燥，用无水乙醇超声清洗10min，干燥以后再次用重蒸馏水超声清洗10min。进一步作为优选的实施方式，步骤2)所述氧化石墨烯分散液的制备方法如下：1)将5.0g天然石墨、5.0g过硫酸钾和5.0g五氧化二磷依次加入到60mL的浓硫酸中，80℃下保温6h，冷却至室温，用去离子水稀释洗涤，然后真空干燥，得到预氧化石墨；2)取预氧化石墨2.5g、高锰酸钾7.5g依次加入0℃浓硫酸中，先在20℃以下保温2.5h，35℃以下保温3.5h，然后加入230mL左右的去离子水，95℃下保温1.5h，最后加入30％H2O2至反应完全；3)将步骤2)所得混合物过滤，并用稀盐酸洗涤两次，洗除金属离子，再用去离子水洗，除去多余的酸，然后取800mL去离子水分散，超声30min，得到浓度为5.5mg/mL的氧化石墨烯分散液。实施例1：石墨烯修饰玻碳电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极，其特征在于：包括石墨烯修饰玻碳电极和通过电化学沉积法原位负载在所述石墨烯修饰玻碳电极表面的纳米氧化钴修饰层(2)；所述石墨烯修饰玻碳电极包括玻碳电极基底(11)和附着于所述玻碳电极基底(11)上的还原态石墨烯层(12)。
【技术特征摘要】
1.一种用于畜禽饮用水中铅离子检测的复合材料修饰电极，其特征在于：包括石墨烯修饰玻碳电极和通过电化学沉积法原位负载在所述石墨烯修饰玻碳电极表面的纳米氧化钴修饰层(2)；所述石墨烯修饰玻碳电极包括玻碳电极基底(11)和附着于所述玻碳电极基底(11)上的还原态石墨烯层(12)。2.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智丽，黄淑坚，刘佑明，黄兴国，廖洁丹，李晓文，李文峰，黄雯晶，梅敏敏，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：新型
国别省市：广东,44
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