检测对苯二酚的光电化学传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于硫化镉/二硫化锡/酸化多壁碳纳米管检测对苯二酚的光电化学传感器及其制备方法，通过水热法，制备出了硫化镉和二硫化锡。再通过油滤方式，制备出了酸化多壁碳纳米管。将三者按一定比例在超声下混合均匀，采用滴涂法将硫化镉/二硫化锡/酸化多壁碳纳米管(CdS/SnS2/MWCNTs)固定在玻碳电极(GCE)表面，制备了相应的修饰电极(CdS/SnS2/MWCNTs/GCE)。以对苯二胺为检测对象，实现了检测范围宽，检测限低，检测成本低等诸多优点。检测成本低等诸多优点。检测成本低等诸多优点。

【技术实现步骤摘要】
检测对苯二酚的光电化学传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光电化学检测
，具体涉及检测对苯二酚的光电化学传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]对苯二酚(HQ)是一种酚类化合物，广泛应用于染料、化妆品、杀虫剂、煤焦油生产、造纸和照相显影剂等领域。因此，HQ作为一种重要的污染物广泛存在于环境中，因为它们对人畜有毒，在生态条件下也难以降解。因此，对公共卫生、环境和化工行业的对苯二酚进行准确监控具有重要意义。目前已发展出多种检测HQ的传感方法，包括高效液相色谱法、化学发光法、荧光法等。然而，这些传统的方法要么选择性差，灵敏度低，或耗时，并且这些方法仪器昂贵，需要训练有素的人员进行操作，样品制备时间长，分析程序复杂，限制了它们的实时应用与分析。光电化学是目前一种新颖的检测方法。该检测方法适用较宽的检测范围和快速响应，以其可靠性和有效性倍受关注。根据HQ的光电化学活性，该方法可以直接检测HQ。
[0003]与复合材料相比，单一材料的电催化性能较差，其应用前景受到限制。此外，与纯对应部分相比，具有独特结构的复合纳米材料因其优越的催化性能而备受关注。此外，纳米结构复合材料的制备是目前限制其在光电化学传感器中应用的另一个问题。然而，目前仍缺乏一种简单、高效、可控、规模化制备复合材料的合成方法。在目前的研究中，一种简单的水热出制备高产率的CdS/SnS2/MWCNTs三元复合材料，并首次成功应用于HQ测定。
[0004]然而，光电化学方法用于对苯二酚的直接检测还面临着一些挑战。由于光电流不稳定，裸电极对对苯二酚的响应有一定的限制，对苯二酚与裸电极之间的相互作用小、电子流缓慢从而导致检出限低，在裸电极上进行对苯二酚的光电化学测定，往往存在光电活性低、灵敏度低的缺点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种基于硫化镉/二硫化锡/酸化多壁碳纳米管光电化学传感器的制备方法及检测对苯二酚的方法，以解决现有技术光电活性低、灵敏度低的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于CdS/SnS2/MWCNTs/GCE的对苯二酚光电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)CdS悬浮液的合成：
[0009]取乙酸镉或者二水乙酸镉和硫脲溶解于去离子水中混合均匀形成混合溶液，接着将混合溶液转移至反应容器中进行加热反应，冷却至室温后离心，过滤洗涤固体物质后干燥即得CdS材料，将CdS分散在去离子水中获得CdS悬浮液；
[0010](2)SnS2悬浮液的合成：
[0011]将氯化锡或者五水氯化锡和硫代乙酰胺溶解于异丙醇中，搅拌后得透明溶液，将透明溶液转移至反应容器中进行加热反应，冷却至室温后，离心并洗涤固体物质后，进行干燥得到SnS2固体，将SnS2分散在去离子水中获得SnS2悬浮液；
[0012](3)MWCNTs酸化的合成：
[0013]将多壁碳纳米管添加到浓硫酸和浓硝酸的混酸中得到分散液，将分散液在60～80℃下回流1～2h并冷却至室温，在去离子水中搅拌下缓慢加入分散液，用聚四氟乙烯微滤膜抽滤，重复洗涤若干次，直到滤液pH值为7，取固体干燥后分散在去离子水中获得MWCNTs悬浮液；
[0014](4)传感器的制备：
[0015]取步骤(1)中制备得到的CdS悬浮液和步骤(2)中制备得到的SnS2悬浮液，以及步骤(3)中制备得到的MWCNTs悬浮液超声混合，将CdS/SnS2/MWCNTs悬浮液滴在抛光后的玻碳电极上进行烘干即得CdS/SnS2/MWCNTs/GCE电化学传感器。
[0016]本申请的制备方法，步骤(1)中乙酸镉或者二水乙酸镉和硫脲的物质的量之比为1：1～4，加热温度为130～150℃下加热4～6h。
[0017]本申请的制备方法，步骤(1)CdS悬浮液质量浓度为1～2mg
·
mL
‑1。
[0018]本申请的制备方法，步骤(2)中氯化锡或者五水氯化锡和硫代乙酰胺的物质的量物质的量之比为1：1～4，加热温度为170～190℃下加热10～14h。
[0019]本申请的制备方法，步骤(2)SnS2悬浮液质量浓度为1～2mg
·
mL
‑1。
[0020]本申请的制备方法，步骤(3)中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为(3～6):(1～2)。
[0021]本申请的制备方法，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中干燥的温度均为60～80℃下干燥10～12h。
[0022]本申请的制备方法，步骤(4)中CdS悬浮液、SnS2悬浮液与MWCNTs悬浮液进行混合时，CdS、SnS2与MWCNTs的质量比为：1:1
‑
6:0.5
‑
2。
[0023]本申请的制备方法，步骤(4)中CdS/SnS2/MWCNTs复合材料的浓度是1～2mg/mL。
[0024]本申请的制备方法，步骤(3)中将分散液在60～80℃下回流1～2h并冷却至室温。
[0025]本申请还提供对苯二酚光电化学传感器，使用上述的制备方法制备得到。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0027]1、本专利技术通过水热法，制备出了CdS和SnS2。再通过油滤和抽滤方式，制备出了酸化多壁碳纳米管。将三者按一定比例在超声下混合均匀，采用滴涂法将CdS/SnS2/MWCNTs固定在玻碳电极表面，制备了相应的修饰电极CdS/SnS2/MWCNTs/GCE。以对苯二胺为检测对象，实现了检测范围宽，检测限低，检测成本低等诸多优点。
[0028]2、本专利技术制备出的CdS和SnS2能带结构匹配良好。这两种金属硫化物良好匹配的能带结构有效地抑制了光生电子
‑
空穴对的复合，从而提高了光电流转换效率。MWCNTs具有较大的比表面积和超薄的厚度，促进了电极表面的电子转移，导致光电流进一步增加，产生更多的载流子，缩短电荷传输时间和距离。在光电化学传感检测中，光电活性材料被输入的光能信号激发，而产生的电化学信号作为检测信号，通过其线性关系来实现对苯二酚含量的检测，本专利技术制备的对苯二酚传感器有很强的光电催化活性，稳定性高，线性范围为(0.2～100μM)，检出限为0.1μM。
附图说明
[0029]下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进一步说明。
[0030]图1为CdS和SnS2在不同比例下(比例从左到右依次为1:1，1:2，1:3，1:4，1:5，1:6)的CdS/SnS2/MWCNTs/GCE电流优化图；
[0031]图2为不同pH值下(pH值从左到右依次为5.5，6.0，6.5，7.0，7.5，8.0)的CdS/SnS2/MWCNTs/GCE电流优化图；
[0032]图3为不同电压值下(电压值从左到右依次为0V，0.1V，0.2V，0.3V，0.4V，0.5V，0.6V)的C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于CdS/SnS2/MWCNTs/GCE的对苯二酚光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)CdS悬浮液的合成：取乙酸镉或者二水乙酸镉和硫脲溶解于去离子水中混合均匀形成混合溶液，接着将混合溶液转移至反应容器中进行加热反应，冷却至室温后离心，过滤洗涤固体物质后干燥即得CdS材料，将CdS分散在去离子水中获得CdS悬浮液；(2)SnS2悬浮液的合成：将氯化锡或者五水氯化锡和硫代乙酰胺溶解于异丙醇中，搅拌后得透明溶液，将透明溶液转移至反应容器中进行加热反应，冷却至室温后，离心并洗涤固体物质后，进行干燥得到SnS2固体，将SnS2分散在去离子水中获得SnS2悬浮液；(3)MWCNTs酸化的合成：将多壁碳纳米管添加到浓硫酸和浓硝酸的混酸中得到分散液，在去离子水中搅拌下缓慢加入分散液，用聚四氟乙烯微滤膜抽滤，重复洗涤若干次，直到滤液pH值为7，取固体干燥后分散在去离子水中获得MWCNTs悬浮液；(4)传感器的制备：取步骤(1)中制备得到的CdS悬浮液和步骤(2)中制备得到的SnS2悬浮液，以及步骤(3)中制备得到的MWCNTs悬浮液超声混合，将CdS/SnS2/MWCNTs悬浮液滴在抛光后的玻碳电极上进行烘干即得CdS/SnS2/MWCNTs/GCE电化学传感器。2.根据权利书要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中乙酸镉或者二水乙酸镉和硫脲的物质的量之比为1：1～4，加热温度为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：费俊杰，黄琳子，谢轶羲，赵鹏程，张梦婷，王晨曦，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：