多孔碳修饰玻碳电极及用于检测三种目标物的电化学方法技术

本发明专利技术公开了一种多孔碳修饰玻碳电极，通过如下步骤得到：将海藻酸钠在氮气保护下热解，将热解得到的碳材料冷却至室温，加入到浓度为1‑5mol/L的盐酸中浸泡搅拌20‑60分钟，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥得到多孔碳；将多孔碳分散在N,N‑二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，得到多孔碳分散液；将玻碳电极用Al

【技术实现步骤摘要】
多孔碳修饰玻碳电极及用于检测三种目标物的电化学方法
本专利技术涉及电化学检测
更具体地说，本专利技术涉及一种具有同时检测三种二羟基苯异构体的多孔碳修饰玻碳电极及电化学方法。
技术介绍
邻苯二酚(CC)、间苯二酚(RC)和对苯二酚(HQ)是三种二羟基苯异构体，它们广泛应用于农药、染料、调味品、化妆品和药品等不同领域，在生产和应用过程中容易进入生态环境，是生态系统中重要的环境污染物，即使浓度很低，对人体健康和生态有极大的危害。它们的结构和性质相似，通常在环境中共存，这使得它们在检测过程中相互干扰。因此，建立准确、快速、灵敏地同时测定邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的方法具有重大现实意义。现有技术中，有些能同时检测邻苯二酚(CC)、间苯二酚(RC)和对苯二酚(HQ)的修饰电极，比如公告号为CN103257176B，基于硫堇功能化的碳纳米管的传感器同时检测苯二酚三种同分异构体的方法，其将羧基化的多壁碳纳米管和带有氨基的硫堇进行化学反应形成酰胺化的碳纳米管，然后将其修饰在玻碳电极上形成一层修饰层，对苯二酚三种异构体同时进行检测。虽然其能同时检测三种同分异构体，但是邻苯二酚检测线性范围为4.3-811μM、间苯二酚检测线性范围为3.3-902μM，对苯二酚检测线性范围为0.09-362μM，其检出限较高，不利于低浓度目标物的检测。
技术实现思路
本专利技术针对目前同时对邻苯二酚(CC)、对苯二酚(HQ)和间苯二酚(RC)的痕量检测灵敏度低的问题，提供了一种多孔碳修饰玻碳电极。本专利技术多孔碳修饰玻碳电极具有较好的导电性，对邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚有较强的吸附效果，能区分邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的氧化峰并显著增强三种目标物的电化学信号，并能检测出目标物的低浓度值。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种多孔碳修饰玻碳电极，其通过如下步骤得到：步骤一、将海藻酸钠在氮气保护下热解，将热解得到的碳材料冷却至室温，加入到浓度为1-5mol/L的盐酸中浸泡搅拌20-60分钟，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥得到多孔碳；步骤二、将所述多孔碳分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，得到多孔碳分散液；步骤三、将玻碳电极用Al2O3抛光至镜面光滑，然后依次经乙醇、二次蒸馏水超声清洗后，用二次蒸馏水冲洗、吹干后滴上所述多孔碳分散液，烘干，得到多孔碳修饰玻碳电极。优选的是，步骤一中热解具体为：从室温开始，以3℃/min升温速率，升温到900℃保持1h；所述步骤一中干燥温度为100℃，干燥时间为12小时。优选的是，多孔碳分散液的浓度为0.5mg/mL。本专利技术还有一个目的是提供一种检测三种目标物的电化学方法，其采用如上的多孔碳修饰玻碳电极为工作电极，以铂电极为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系分别插入含有邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的一系列不同浓度的待测标准溶液的电解池中，在搅拌条件下富集，在-0.2～0.6V范围内进行方波伏安扫描，记录0.1～0.2V、-0.1～0.1V和0.3～0.5V的氧化峰电流值，利用测得的氧化峰电流值绘制标准曲线，拟合出线性方程；在实际检测待测溶液时，将所述的三电极体系插入装有待测溶液的电解池中，在搅拌条件下富集，在-0.2～0.6V范围内进行方波伏安扫描，所得0.1～0.2V、-0.1～0.1V和0.3～0.5V的氧化峰电流值带入所述线性方程中，计算得出待测溶液中邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的含量。优选的是，一系列不同浓度的待测标准溶液具体配置为：分别称取邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚固体用蒸馏水稀释、定容配制成浓度为0.01mol/L的母液后再稀释，然后分别取一定量加入pH＝7.0、浓度为0.1mol/L的磷酸缓冲溶液中，得到一系列含邻苯二酚的浓度为0.05、0.1、0.25、0.5、0.75、1.0、1.5μM、含对苯二酚的浓度为0.05、0.1、0.25、0.5、0.75、1.0、1.5μM和含间苯二酚的浓度为0.5、1、2.5、5、7.5、10、15μM的待测标准溶液。优选的是，富集电位为0.1V，富集时间为210s。优选的是，邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的线性方程分别为:I1＝22.1772C1–0.5071、I2＝36.7119C2+0.2012和I3＝1.6054C3–0.0402。本专利技术至少包括以下有益效果：1、本专利技术通过海藻酸钠热解得到的多孔碳具有介孔结构和微孔结构的特殊孔洞形状，为目标物的传输和转移提供通道，以及较大的比表面积和孔体积，有助于区分三种目标物的氧化峰电位。利用该多孔碳修饰得到的多孔碳修饰玻碳电极具有较好的导电性，对邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚有较强的吸附效果，能区分邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的氧化峰并显著增强三种目标物的电化学信号和提高检测灵敏度。并且检出限非常低，邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的检出限分别为：0.018、0.030和0.319μM，邻苯二酚和对苯二酚的检测线性范围都为0.05～1.5μM，间苯二酚为0.5～15μM，能用于对溶液中低浓度目标物的检测。2、本专利技术在步骤一中用盐酸对碳材料去除杂质的效果优于用水和无水乙醇交替清洗的效果。本专利技术通过盐酸对碳材料处理，有效清除堵在碳材料结构中的杂质，避免造成电极修饰材料与检测的目标物接触面积变小，吸附少，最终导致信号变差的问题。因此，本专利技术用盐酸对碳材料清洗得到的修饰材料修饰电极的电化学信号较强，氧化峰电流值较高。3、本专利技术使用N,N-二甲基甲酰胺对多孔碳分散，使多孔碳能更均匀分散在N,N-二甲基甲酰胺中，有利于均匀修饰在玻碳电极上，提高电极检测准确性，还能防止多孔碳从玻碳电极上掉落导致误差。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为本专利技术多孔碳的透射电镜图；图2为本专利技术多孔碳的N2吸附脱附等温曲线；图3为玻碳电极(GCE)在同时存在10μM邻苯二酚、10μM对苯二酚和10μM间苯二酚的循环伏安响应曲线；图4为多孔碳修饰玻碳电极(SA-900/GCE)在同时存在10μM邻苯二酚、10μM对苯二酚和10μM间苯二酚的循环伏安响应曲线；图5为采用多孔碳修饰玻碳电极测量第一类待测标准溶液的不同浓度邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚线性范围内的方波伏安曲线，其中1～7对应邻苯二酚和对苯二酚的浓度分别为：0.05、0.1、0.25、0.5、0.75、1.0、1.5μM和间苯二酚浓度为0.5、1、2.5、5、7.5、10、15μM；图6为图5的邻苯二酚和对苯二酚氧化峰电流与对应浓度的标准曲线；图7为图5的间苯二酚氧化峰电流与对应浓度的标准曲线；图8为多孔碳修饰玻碳电极测量第二类待测标准溶液的邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的方波伏安曲线，即为保持含对苯二酚(HQ)的浓度为0.5μM，间苯二酚(RC)的浓度为5μM，含邻苯二酚(CC)浓度分别为0.05、0.1、0.25、0.5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.多孔碳修饰玻碳电极，其特征在于，所述多孔碳修饰玻碳电极通过如下步骤得到：/n步骤一、将海藻酸钠在氮气保护下热解，将热解得到的碳材料冷却至室温，加入到浓度为1-5mol/L的盐酸中浸泡搅拌20-60分钟，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥得到多孔碳；/n步骤二、将所述多孔碳分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，得到多孔碳分散液；/n步骤三、将玻碳电极用Al

【技术特征摘要】
1.多孔碳修饰玻碳电极，其特征在于，所述多孔碳修饰玻碳电极通过如下步骤得到：
步骤一、将海藻酸钠在氮气保护下热解，将热解得到的碳材料冷却至室温，加入到浓度为1-5mol/L的盐酸中浸泡搅拌20-60分钟，然后用蒸馏水洗涤至中性，干燥得到多孔碳；
步骤二、将所述多孔碳分散在N,N-二甲基甲酰胺中，超声分散均匀，得到多孔碳分散液；
步骤三、将玻碳电极用Al2O3抛光至镜面光滑，然后依次经乙醇、二次蒸馏水超声清洗后，用二次蒸馏水冲洗、吹干后滴上所述多孔碳分散液，烘干，得到多孔碳修饰玻碳电极。


2.如权利要求1所述的多孔碳修饰玻碳电极，其特征在于，所述步骤一中热解具体为：从室温开始，以3℃/min升温速率，升温到900℃保持1h；所述步骤一中干燥温度为100℃，干燥时间为12小时。


3.如权利要求1所述的多孔碳修饰玻碳电极，其特征在于，所述多孔碳分散液的浓度为0.5mg/mL。


4.检测三种目标物的电化学方法，其特征在于，采用如权利要求1-3所述的多孔碳修饰玻碳电极为工作电极，以铂电极为对电极，以饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系分别插入含有邻苯二酚、对苯二酚和间苯二酚的一系列不同浓度的待测标准溶液的电解池中，在搅拌条件下富集，在-0.2～0.6V范围内进行方波伏安扫描，记录0.1～0.2V、-0.1～0.1V和0.3～0.5V的氧化峰电流值，利用测得的氧化峰电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦良，黄信龙，杨晶，杨显德，张纤千，
申请(专利权)人：南宁师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45