一种电极、电化学传感器的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及传感器的技术领域，特别是涉及一种电极、电化学传感器的制备方法及其应用。本发明专利技术一方面提供一种电极的制备方法，所述方法包括：将导电碳浆、导电材料和功能性材料混合得到复合导电碳浆，通过所述复合导电碳浆制备电极；所述功能性材料与所述导电材料的质量比为1：1～10：1；所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的10％～30％。本发明专利技术所述电极表面无需进一步修饰，可重复性，制备过程简单，可批量生产。本发明专利技术的电化学传感器可对五氯苯酚进行高灵敏度、高效的检测，复合导电碳浆中的导电材料降低碳浆的电阻，提高电极的电子传递速率；碳浆中对五氯苯酚有响应的材料能改善检测的灵敏度以及提高传感器的选择性。

A Method for Preparing Electrodes and Electrochemical Sensors and Its Application

【技术实现步骤摘要】
一种电极、电化学传感器的制备方法及其应用
本专利技术涉及传感器的
，特别是涉及一种电极、电化学传感器的制备方法及其应用。
技术介绍
五氯苯酚(PCP)被广泛用作木材、纺织品、纸张等中防腐剂，其理化性质非常稳定、不易分解代谢，可经食物链在动物乃至人体中富集，造成肺、肝、肾脏以及神经系统的损伤。目前，许多行业对五氯苯酚的使用都有严格的限制，因此建立五氯苯酚进行快速、准确、方便的检测方法有着重要的意义和实际应用价值。电化学传感器在检测化学分析物时有着其他检测方法无法比拟的优势：分析速度快速简单、操作简单、成本低廉、适用在各种环境下的现场分析检测等特点，将电化学技术引入五氯苯酚检测可提高检测效率，而丝网印刷电极可作为传感器的首选，因为丝网印刷电极传感器技术有利于解决在线、实时分析中电极响应的稳定性、重现性与交叉污染等问题，并且制作简单、价格低廉、便于携带、易微型化和集成化，大为拓展了电化学分析法在食品、化妆品、医药、环境监测等领域内的应用前景在线、实时分析中使用较为广泛的丝网印刷电极通常由工作电极、参比电极、辅助电极三部分组成。其中，为了控制制备成本，工作电极的印刷常使用碳浆，然而即使使用导电碳浆作为印刷材料，依旧存在碳浆电阻较大、电流分布不均匀的问题，从而影响传感器的灵敏度；并且，为了能提高传感器对检测物质的特异性，在制备完成的工作电极表面修饰功能性材料如纳米材料、生物材料等，修饰过程中不仅存在电极表面材料覆盖的不均匀的问题，还会导致传感器制作过程的复杂化。这两类问题会影响最终传感器的灵敏度，也削弱了丝网印刷电极使用的便捷性优势。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电极，并建立性能优异、制备过程简单便捷的电化学传感器，可以用于对五氯苯酚等物质的检测。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术一方面提供一种电极的制备方法，所述方法包括：将导电碳浆、导电材料和功能性材料混合得到复合导电碳浆，通过所述复合导电碳浆制备电极；所述功能性材料与所述导电材料的质量比为1：1～10：1；所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的10％～30％。在本专利技术的一些实施方式中，所述导电材料选自金纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒、纳米复合物颗粒、咪唑型离子液体、吡啶型离子液体、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、空心纳米碳球、纳米活性炭、第一掺氮复合物中的一种或多种的组合。在本专利技术的一些实施方式中，所述纳米复合物颗粒选自金纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒中的多种的复合物；所述第一掺氮复合物选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、空心纳米碳球或纳米活性炭的掺氮复合物。在本专利技术的一些实施方式中，所述功能性材料选自氧化锌、聚丙烯酰胺微凝胶、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、第二掺氮复合物中的一种或多种的组合。在本专利技术的一些实施方式中，所述第二掺氮复合物选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯或还原石墨烯的掺氮复合物。在本专利技术的一些实施方式中，通过印刷所述复合导电碳浆制备电极。本专利技术另一方面提供一种电极，采用本专利技术所述的电极的制备方法制备得到。在本专利技术的一些实施方式中，所述电极为工作电极和/或对电极。本专利技术另一方面提供一种电化学传感器，包括本专利技术所述的电极。在本专利技术的一些实施方式中，所述电化学传感器包括基体，所述基体上设有工作电极、对电极、参比电极和多个电极导线，所述工作电极与第一电极导线电连接，所述对电极与第二电极导线电连接，所述参比电极与第三电极导线电连接，所述基体上还设有绝缘层。在本专利技术的一些实施方式中，还包括如下技术特征的一项或多项：A1)所述参比电极为银-氯化银电极；A2)所述电极导线材料为银；A3)所述基体材料为聚对苯二甲酸乙二醇脂和/或聚氯乙烯。本专利技术的另一方面提供一种五氯苯酚的检测方法，采用前述电化学传感器检测待测样品中的五氯苯酚的含量。附图说明图1为本专利技术的电化学传感器的印刷过程示意图。图1a～1d为本专利技术电极导线、工作电极、对电极、参比电极以及绝缘层的印刷过程。图1d为本专利技术完整的电化学传感器示意图。其中1为参比电极、2为工作电极、3为绝缘层、4为对电极、5为电极导线，51为第一电极导线，51为第二电极导线，53为第三电极导线。图2为本专利技术采用实施例1制备的丝网印刷离子液体-还原石墨烯传感器对五氯苯酚的定性检测曲线。图3为本专利技术采用实施例1制备的丝网印刷离子液体-还原石墨烯传感器对五氯苯酚的定量检测曲线。具体实施方式下面详细说明根据本专利技术的电极及其制备方法，电化学传感器及其制备方法，以及在五氯苯酚的检测上的应用。本专利技术第一方面提供一种电极的制备方法，所述方法包括：将导电碳浆、导电材料和功能性材料混合得到复合导电碳浆，通过所述复合导电碳浆制备电极。本专利技术所提供的电极中，所述功能性材料与所述导电材料的质量比为1：1～10：1，优选地，所述功能性材料与所述导电材料的质量比为2：1～8：1，所述功能性材料与所述导电材料的质量比也可以为1：1～2：1；2：1～3：1；3：1～4：1；4：1～5：1；5：1～6：1；6：1～7：1；7：1～8：1；8：1～9：1；9：1～10：1；8：1～10：1。本专利技术所提供的电极中，所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的10％～30％，优选地，所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的15％～25％，也可以是所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的10％～15％或25％～30％。本专利技术所提供的电极中，所述导电材料选自金纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒、纳米复合物颗粒、咪唑型离子液体、吡啶型离子液体、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、空心纳米碳球、纳米活性炭、第一掺氮复合物中的一种或多种的组合。所述纳米复合物颗粒选自金纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒中的多种的复合物；所述第一掺氮复合物选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、空心纳米碳球或纳米活性炭的掺氮复合物。优选地，所述导电材料选自咪唑型离子液体、吡啶型离子液体、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、还原石墨烯及第一掺氮复合物的一种或多种的组合。本专利技术所提供的电极中，所述功能性材料选自氧化锌、聚丙烯酰胺微凝胶、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、第二掺氮复合物中的一种或多种的组合。所述第二掺氮复合物选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯或还原石墨烯的掺氮复合物。优选地，所述功能性材料选自氧化锌、聚丙烯酰胺微凝胶、还原石墨烯及其第二掺氮复合物的一种或多种的组合。本专利技术所提供的电极中，通过印刷所述复合导电碳浆制备电极。本专利技术第二方面提供一种电极，采用本专利技术所述的电极的制备方法制备得到。本专利技术所提供的电极中，所述电极为工作电极和/或对电极。本专利技术第三方面提供一种电化学传感器，包括本专利技术的电极，更具体地，包括本专利技术的工作电极和/或对电极，还包括参比电极。作为一种优选的实施方式，本专利技术的电化学传感器可以为丝网印刷电化学传感器。本专利技术所提供的电化学传感器中，所述电化学传感器包括基体，所述基体上设有工作电极、对电极、参比电极和多个电极导线，所述工作电极与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电极的制备方法，所述方法包括：将导电碳浆、导电材料和功能性材料混合得到复合导电碳浆，通过所述复合导电碳浆制备电极；所述功能性材料与所述导电材料的质量比为1：1～10：1；所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的10％～30％。

【技术特征摘要】
1.一种电极的制备方法，所述方法包括：将导电碳浆、导电材料和功能性材料混合得到复合导电碳浆，通过所述复合导电碳浆制备电极；所述功能性材料与所述导电材料的质量比为1：1～10：1；所述功能性材料和导电材料的质量之和占所述复合导电碳浆质量的10％～30％。2.如权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述导电材料选自金纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒、纳米复合物颗粒、咪唑型离子液体、吡啶型离子液体、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、空心纳米碳球、纳米活性炭、第一掺氮复合物中的一种或多种的组合。3.如权利要求2所述的电极的制备方法，其特征在于，所述纳米复合物颗粒选自金纳米颗粒、铂纳米颗粒、钯纳米颗粒中的多种的复合物；所述第一掺氮复合物选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、空心纳米碳球或纳米活性炭的掺氮复合物。4.如权利要求1所述的电极的制备方法，其特征在于，所述功能性材料选自氧化锌、聚丙烯酰胺微凝胶、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氧化石墨烯、还原石墨烯、第二掺氮复合物中的一种或多种的组合。5.如权利要求4所述的电极的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱翔，黄效力，徐继俊，汪宣，王蕾，李炜，徐文君，项佳凝，
申请(专利权)人：上海烟草集团有限责任公司，上海烟草包装印刷有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31