基于氧化铈和石墨炔传感器的制备及其在双氧水检测的应用制造技术

本发明专利技术属于电化学传感器的制备及过氧化氢分析领域，涉及一种基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器的制备及其在灵敏检测双氧水的应用。该传感器制备方法简单，稳定性好，能对0.5μM

【技术实现步骤摘要】
基于氧化铈和石墨炔传感器的制备及其在双氧水检测的应用


[0001]本专利技术属于电化学传感器的制备及过氧化氢分析领域，涉及一种基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器的制备及其在灵敏检测双氧水的应用。

技术介绍

[0002]过氧化氢作为一种无毒无味、可与水任意比例混合的强氧化剂因具有杀菌、消毒等功效，被广泛应用于食品、医疗、化工、纺织、航天等领域。在食品领域，H2O2常作为加工助剂被应用于牛奶、豆制品等预包装的杀菌、果蔬保鲜等的食品加工及生产过程中。但近年来，由于一些企业在食品生产过程中非法添加过量H2O2，对人体健康产生巨大影响甚至导致癌变。据报道，2001年天津市14所中学学生因饮用添加过量H2O2的奶制品出现恶心、呕吐等症状。目前，我国对H2O2使用范围及最大残留量制定了相关的政策法规，建立灵敏高效、快速简便、绿色环保的检测方法意义重大。
[0003]酶传感器早在1962年就已经提出，是指将生物酶构建在电极表面作为识别单元的装置。而生物酶具有化学性质不稳定，易失活，工作环境要求苛刻的缺点，阻碍了酶传感器的发展与应用。直到20世纪60年代模拟酶逐渐发展起来，模拟酶是一类利用有机化学方法合成的比天然酶简单的非蛋白分子。模拟酶结构比天然酶简单，化学性质稳定，具有酶的功能，还有高效、高选择性和价廉易得等优点，是用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程，从原理的本质定义为是用人工方法合成具有酶性质的一类催化剂。使用模拟酶代替天然酶构建的酶传感器具有稳定性好、特异性高、灵敏度高的优点，逐渐被大家重视起来。
[0004]二氧化铈作为一种常见的纳米材料，具有较低的毒性和良好的电化学性能，并且是一种常见的模拟过氧化氢酶，能够催化H2O2转化为水和氧气，为检测H2O2提供了可能。石墨炔(GDY)是继富勒烯、碳纳米管、石墨烯之后，一种新的全碳纳米结构材料。与石墨烯相比GDY具有更为丰富的碳化学键、大的共轭体系，基于GDY构建的电化学传感器往往表现出更高的灵敏度和更优良的化学稳定性。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种高灵敏度稳定检测H2O2的电化学传感器及制备方法。包括以下几个步骤：
[0006](1)CeO2合成：将0.868g的六水合硝酸铈溶解于20mL水中，加入8mM的氢氧化钠溶液20mL，持续搅拌30min。将混合溶液转移至反应釜中，140℃保持24h，待冷却至室温后取出，离心得到固体，分别用水，乙醇，水洗涤3次，在60℃烘箱中干燥4h。
[0007](2)CeO2/GDY制备：取上述CeO2粉末用超纯水配置为5mg/mL的悬浊液，并与1mg/mL的GDY悬浊液按照一定体积比混合，超声得到混合均匀的CeO2/GDY悬浊液。
[0008](3)CeO2/GDY/GCE制备：用Al2O3抛光粉将玻碳电极(GCE)在麂皮上打磨大约1～2分钟，然后用超纯水清洗电极。取上述悬浊液滴涂于处理好的GCE表面，晾干得到CeO2/GDY/
GCE。
[0009]优选的，步骤(1)中所述的氢氧化钠溶液滴加方式为逐滴加入。
[0010]优选的，步骤(2)中所述的5mg/mL的CeO2悬浊液与1mg/mL的GDY悬浊液混合体积比为1:4，超声时间为30min。
[0011]优选的，步骤(3)中所述的CeO2/GDY悬浊液滴涂体积为5μL，晾干方式为红外灯烤干。
[0012]本专利技术还提出了一种基于基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器在灵敏检测H2O2的应用，其步骤为将制备的CeO2/GDY/GCE置于H2O2溶液中，利用差分脉冲伏安法检测待测样品中的电化学信号。
[0013]优选的，所述的方法为：使用三电极体系，将传感器作为工作电极，Ag/AgCl作为参比电极，铂丝作为对电极。
[0014]优选的，所述的H2O2溶液的目标物浓度为0.5μM
‑
5.0mM，缓冲溶液为0.2M醋酸
‑
醋酸钠(HAc
‑
NaAc，pH 5.0)。
[0015]优选的，所述的方法为：差分脉冲伏安法，扫描范围为0到
‑
0.8V，电势增量4mV，脉冲幅度50mV，脉冲宽度50ms，采样宽度16.7ms，脉冲周期500ms，静置时间2s。
[0016]本专利技术有益效果为：该传感器制备方法简单，稳定性好，能对0.5μM
‑
5.0mM浓度范围内的H2O2进行灵敏检测，检测限低至0.107μM。并将该传感器应用到实际苹果汁样品检测中，获得良好的检测效果。
附图说明
[0017]图1为制备的不同电极在5.0mM H2O2中的差分脉冲伏安曲线；
[0018]图2为不同GDY和CeO2配比的复合材料修饰电极在5.0mM H2O2中的差分脉冲伏安曲线；
[0019]图3为不同复合材料滴涂体积的修饰电极在5.0mM H2O2中的差分脉冲伏安曲线；
[0020]图4为CeO2/GDY/GCE在不同pH值(3.5，4.0，4.5，5.0，5.5，6.0)的0.2M HAc
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NaAc含5.0mM H2O2溶液中的差分脉冲伏安曲线；
[0021]图5为CeO2/GDY/GCE在不同H2O2浓度(0.5μM，0.8μM，2.0μM，8.0μM，20μM，50μM，80μM，0.2mM，0.5mM，0.8mM，1.0mM，3.0mM，5.0mM)溶液中的差分脉冲伏安曲线；
[0022]图6为CeO2/GDY/GCE在不同H2O2浓度溶液中峰电流强度与浓度的负对数的关系；
[0023]图7为CeO2/GDY/GCE在5.0mM H2O2溶液中有无干扰物时的差分脉冲伏安曲线；
[0024]图8为CeO2/GDY/GCE连续6天在5.0mM H2O2溶液中差分脉冲伏安曲线的峰电流强度；
[0025]图9为CeO2/GDY/GCE在加入不同浓度H2O2后的苹果汁中的差分脉冲伏安曲线。
具体实施方式
[0026]实施例1：
[0027]本专利技术提供了一种高灵敏度检测双氧水的电化学传感器的制备方法，该方法包括以下步骤：
[0028](1)CeO2制备：将0.868g的六水合硝酸铈溶解于20mL水中，加入8mM的氢氧化钠溶
液20mL，持续搅拌30min。将混合溶液转移至反应釜中，140℃保持24h，待冷却至室温后取出，离心得到固体，分别用水，乙醇，水洗涤3次，在60℃烘箱中干燥4h，得到CeO2粉末。
[0029](2)CeO2/GDY悬浊液制备：取5mg/mL的CeO2悬浊液，与1mg/mL的GDY悬浊液按照不同体积比混合，超声30min得到混合均匀的CeO2/GDY悬浊液。
[0030](3)CeO2/GDY/GCE制备：用Al2O3抛光粉将玻碳电极(GCE)在麂皮上打磨大约1～2分钟，然后用超纯水清洗电极；滴涂不同体积C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器的制备流程，其特征在于，包括以下步骤：1)CeO2的制备：将0.868g的六水合硝酸铈溶解于20mL水中，加入8mM的氢氧化钠溶液20mL，持续搅拌30min。将混合溶液转移至反应釜中，140℃保持24h，待冷却至室温后取出，离心得到固体，分别用水，乙醇，水洗涤3次，在60℃烘箱中干燥4h。2)CeO2/GDY制备：取5mg/mL的CeO2悬浊液与1mg/mL的GDY悬浊液按照一定体积比混合，超声得到混合均匀的CeO2/GDY悬浊液。3)用Al2O3抛光粉将玻碳电极(GCE)在麂皮上打磨大约1～2分钟，然后用超纯水清洗电极；滴涂CeO2/GDY悬浮液于GCE的表面，晾干之后得到修饰电极CeO2/GDY/GCE。2.根据权利要求1所述的一种基于基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器的制备，其特征在于，步骤(1)中所述的氢氧化钠溶液滴加方式为逐滴加入。3.根据权利要求1所述的CeO2/GDY复合材料的制备，其特征在于，步骤(2)中所述的5mg/mL的CeO2悬浊液与1mg/mL的GDY悬浊液混合体积比为1:4，超声时间为30min。4.根据权利要求1所述的CeO2/GDY/GCE的制备，其特征在于，步骤(3)中所述的CeO2/GDY悬浊液滴涂体积为5μL，晾干方式为红外灯烤干。5.一种权利要求1所述的基于基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器在灵敏检测H2O2的应用，其特征在于，将制备的CeO2/GDY/GCE置于H2O2溶液中，利用差分脉冲伏安法检测待测样品中的电化学信号。6.根据权利要求5所述的一种基于基于氧化铈和二维GDY复合材料传感器在灵敏...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，艾益静，宣永康，姚昱岑，张泽俊，张思月，徐士官，
申请(专利权)人：海南师范大学，
类型：发明
国别省市：