甲醛电化学传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种甲醛电化学传感器，为三电极电化学传感器，包括工作电极、参比电极和辅助电极，工作电极的制作方法包括：步骤一，将硫化铋纳米棒和磷酸缓冲溶液按照一定比例混合后，对混合液进行超声分散，得到硫化铋纳米棒分散液；步骤二，取步骤一中得到的硫化铋纳米棒分散液滴涂在空白玻碳电极表面，室温干燥后，得到待检验的修饰电极；步骤三，利用步骤二中得到的待检验的修饰电极来检测铁氰化钾溶液的伏安特性曲线，挑选出能够得到可逆的氧化还原峰的修饰电极作为三电极电化学传感器的工作电极。实施本发明专利技术提供的电极表面不易被污染，传感器使用寿命长且灵敏度高；同时，甲醇电化学传感器能够精确测量甲醇浓度，制造成本低且使用简单方便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学传感器领域，更具体地说，涉及一种基于硫化铋纳米棒的甲醛电化学传感器。
技术介绍
随着人民生活水平的提高，室内装修已经越来越多的应用于家庭及公共场所。各种装修材料及家具中往往含有甲醛等有毒有害成分，严重危害人们的身体健康。因此对这类有害成分的检测已成为当务之急。检测甲醛最为有效的途径就是采用传感技术。目前人们对甲醛的检测主要有半导体气敏传感器、光学传感器和电化学传感器等。其中光学传感器虽然灵敏度高，但由于价格昂贵，超出一般用户的承受能力，因而得不到很好的普及。而大部分的半导体气敏传感器又存在着选择性不高、容易发生误警报、不能进行定量检测、并且需要加热装置等缺陷，因而一般只能当做报警器来使用。电化学传感器具有体积小、检测的浓度范围宽、功耗低、以及可用于现场监测等优点，在工农业生产和日常检测等领域得到广泛应用，特别是在检测室内空气中甲醛含量方面具有非常重要的应用潜力。电化学传感器的核心部件常采用铂、金、碳等作为电极材料。但是，上述电极材料的表面极容易被污染，从而严重限制了传统的电化学传感器的使用寿命和灵敏度。近年来，各种纳米粒子，如碳纳米管和金属纳米粒子等，作为电极修饰材料被引入了电化学传感器，有效地提高了电化学传感器的检测灵敏度。由于纳米粒子的材质、形貌会对目标物的电化学响应信号产生较为重要的影响。因此，在电化学传感器中引入具有优良电催化活性的纳米材料有可能获得更好的检测效果。硫化铋是一种重要的半导体材料，在热电、电子和光电子器件等方面具有潜在的应用价值。近年来，纳米化的硫化铋更是在发光材料、催化材料、传感材料等方面表现出了良好的应用前景。但是，根据检索，利用硫化铋纳米材料制备电化学传感器并用于甲醛的检测，在国内外均未见报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题在于，针对现有检测甲醛的电化学传感器，由于电极材料表面易被污染，而导致传感器寿命减少和灵敏度降低的缺陷，提供一种长寿命且高灵敏度的甲醛电化学传感器。本专利技术解决上述问题而采取的技术方案是，提供一种甲醛电化学传感器，为三电极电化学传感器，包括工作电极、参比电极和辅助电极，所述工作电极为硫化铋纳米棒修饰电极，所述工作电极的制作方法包括：步骤一，将硫化铋纳米棒和磷酸缓冲溶液按照1∶89至1∶109的重量份数之比混合后，对混合液进行超声分散，得到硫化铋纳米棒分散液；步骤二，取所述步骤一中得到的硫化铋纳米棒分散液8μL～12μL滴涂在空白玻碳电极表面，室温干燥后，得到待检验的修饰电极；-->步骤三，利用所述步骤二中得到的所述待检验的修饰电极来检测铁氰化钾溶液的伏安特性曲线，挑选出能够得到可逆的氧化还原峰的修饰电极作为所述三电极电化学传感器的工作电极。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述步骤一中所述硫化铋纳米棒和磷酸缓冲溶液的重量份数比为1∶99。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述步骤一中所述磷酸缓冲液的浓度为0.1mol/L。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述步骤一中进行超声分散的时间为20分钟。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述步骤二中取所述硫化铋纳米棒分散液10μL滴涂在空白玻碳电极表面。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述步骤二中在滴涂之前，对所述空白玻碳电极进行打磨和清洗。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，利用氧化铝抛光粉打磨所述空白玻碳电极，打磨之后，依次在乙醇和去离子水中超声清洗所述空白玻碳电极。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述硫化铋纳米棒由水热法合成。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述甲醛电化学传感器的参比电极为饱和甘汞电极。在本专利技术所述的甲醛电化学传感器中，所述甲醛电化学传感器的辅助电极为铂片电极。实施本专利技术提供的甲醇电化学传感器具有以下有益效果：电极表面不易被污染，传感器使用寿命长且灵敏度高；同时，甲醇电化学传感器能够精确测量甲醇浓度，制造成本低且使用简单方便。附图说明图1是本专利技术甲醇电化学传感器的工作电极制作方法流程图；图2是本专利技术甲醇电化学传感器实施例1的工作电极的电子显微镜扫描图像；图3是循环伏安法检测相同浓度的甲醇时，本专利技术甲醇电化学传感器实施例1的工作电极和空白玻碳电极的电流-电位曲线图；图4是同电位条件下检测相同浓度的甲醇时，本专利技术甲醇电化学传感器实施例1工作电极和空白玻碳电极的电流-时间曲线图；图5是同电位条件下检测不同浓度的甲醇时，本专利技术电化学传感器实施例1工作电极的电流-浓度曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。本专利技术甲醛电化学传感器为三电极传感器，三个电极分别为工作电极、参比电极和辅助电极。三电极构成两个回路，一个回路由工作电极和参比电极组成，用于测试被测物质在工作电极上的电化学反应过程，另一个回路由工作电极和辅助电极组成，用于传输电-->子形成回路的作用。本专利技术甲醛电化学传感器的专利技术点在于工作电极采用硫化铋纳米棒修饰的玻碳电极，即在空白的玻碳电极表面覆盖硫化铋纳米棒敏感膜。请参阅图1，为本专利技术甲醇电化学传感器的工作电极制作方法流程图。如图1所示，硫化铋纳米棒与磷酸缓冲液混合后经超声分散，得到硫化铋分散液。未处理的空白玻碳电极经打磨和清洗后，成为待滴定的空白玻碳电极。将上述硫化铋分散液滴涂在上述待滴定的空白玻碳电极，就获得待检验的修饰电极。检验合格的修饰电极就是本专利技术甲醛电化学传感器所需的工作电极。下面将具体阐述本专利技术甲醛电化学传感器的三个具体实施例。先介绍本专利技术甲醇电化学传感器实施例1实施例1包括以下步骤：步骤1.1，处理空白玻碳电极用金相砂纸，例如0.05μm的Al2O3抛光粉，打磨直径3mm的空白玻碳电极，使空白玻碳电极的基底表面平整光滑。再将该空白玻碳电极，依次在乙醇和去离子水中，利用超声进行清洗，得到待滴涂的空白玻碳电极。步骤1.2，制备硫化铋纳米棒通过水热法合成硫化铋纳米棒，具体合成步骤为：以Bi粉和盐酸为原料直接合成了BiCl3，将1mmol的BiCl3和3mmol的二乙基二硫代氨基甲酸钠在50ml乙醇内混合得到了黑色二乙基二硫代氨基甲酸铋沉淀(Bi(S2CNEt2)3)。将所得Bi(S2CNEt2)3在室温下用蒸馏水和乙醇清洗数次，并进行离心处理。将0.4gBi(S2CNEt2)3和30ml蒸馏水混合后置于50ml含有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中，并密封，在180℃条件下保温12h，然后自然冷却至室温。从反应釜内得到了黑色沉淀，用蒸馏水和无水乙醇清洗数次，并离心处理，于50℃在真空干燥箱内烘干，得到硫化铋纳米棒。得到的硫化铋纳米棒直径为50至150nm，长度为5至10μm。步骤1.3，制备硫化铋纳米棒分散液将1g步骤1.2中得到的硫化铋纳米棒和99g浓度为0.1mol/L的磷酸缓冲溶液充分混合，并对该混合液进行20分钟的超声分散，得到均一的黑色硫化铋纳米棒分散液；步骤1.4，制备待检验的修饰电极取10μL步骤1.3中得到的硫化铋纳米棒分散液，均匀滴涂在步骤1.1中得到的待滴涂的空白玻碳电极表面上，室温干燥后，得到待检验的修饰电极。步骤1.5，挑选合格的修饰电极将步骤1.4中得到的待检验的修饰电极检测铁氰化钾溶液的伏安特性曲线，挑选出能够得到可逆的氧化还原峰的修饰电极作为合格的硫化铋纳米棒修饰电极。步骤1.6，构造甲醛本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种甲醛电化学传感器，为三电极电化学传感器，包括工作电极、参比电极和辅助电极，其特征在于，所述工作电极为硫化铋纳米棒修饰电极，所述工作电极的制作方法包括：步骤一，将硫化铋纳米棒和磷酸缓冲溶液按照１∶８９至１∶１０９的重量份数之比混合后，对混合液进行超声分散，得到硫化铋纳米棒分散液；步骤二，取所述步骤一中得到的硫化铋纳米棒分散液８μＬ～１２μＬ滴涂在空白玻碳电极表面，室温干燥后，得到待检验的修饰电极；步骤三，利用所述步骤二中得到的所述待检验的修饰电极来检测铁氰化钾溶液的伏安特性曲线，挑选出能够得到可逆的氧化还原峰的修饰电极作为所述三电极电化学传感器的工作电极。

【技术特征摘要】
1.一种甲醛电化学传感器，为三电极电化学传感器，包括工作电极、参比电极和辅助电极，其特征在于，所述工作电极为硫化铋纳米棒修饰电极，所述工作电极的制作方法包括：步骤一，将硫化铋纳米棒和磷酸缓冲溶液按照1∶89至1∶109的重量份数之比混合后，对混合液进行超声分散，得到硫化铋纳米棒分散液；步骤二，取所述步骤一中得到的硫化铋纳米棒分散液8μL～12μL滴涂在空白玻碳电极表面，室温干燥后，得到待检验的修饰电极；步骤三，利用所述步骤二中得到的所述待检验的修饰电极来检测铁氰化钾溶液的伏安特性曲线，挑选出能够得到可逆的氧化还原峰的修饰电极作为所述三电极电化学传感器的工作电极。2.根据权利要求1所述的甲醛电化学传感器，其特征在于，所述步骤一中所述硫化铋纳米棒和磷酸缓冲溶液的重量份数比为1∶99。3.根据权利要求2所述的甲醛电化学传感器，其特征在于，所述步骤一中所述磷酸缓冲液的浓度为0...

【专利技术属性】
技术研发人员：张千峰，董永平，储向峰，张铁，齐开彪，
申请(专利权)人：深圳市联祥瑞智能设备有限公司，
类型：发明
国别省市：94