一种还原态石墨烯修饰玻碳电极及其制备和应用制造技术

本发明专利技术属电化学分析检测技术领域，特别涉及一种还原态石墨烯修饰玻碳电极及其制备和应用。电化学传感器以玻碳电极为载体，载体负载7-113μg/cm2的石墨烯作为识别元件。本发明专利技术方法能直接用于曲酸的快速电化学测定，具有灵敏、准确等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属电化学分析检测
，特别涉及一种还原态石墨烯修饰玻碳电极及其制备和应用。
技术介绍
曲酸的化学名称为5-羟基-2-羟甲基-4-批喃酮。在自然界中，曲酸存在于米曲、 酱油、酒类等发酵食品中。曲酸在食品中可作为防腐剂、保鲜剂、护色剂；曲酸具有抑制黑色素生成的功能，具有显著增白作用，现已应用在美白化妆品、浴剂及牙膏等日化工业中。曲酸的测定方法主要有分光光度法、高效液相色谱法等。然而，对于复杂样品常涉及复杂和费时的样品前处理过程，在萃取中还要使用大量有机溶剂，造成环境污染。由于电化学分析法具有价格低廉、灵敏度高、速度快、便于操作等优点，而广泛被人们所接受。因此开发出对于曲酸的测定具有高灵敏度的电化学修饰电极是人们一直追求的目标。电化学修饰电极能有效降低某些物质的氧化还原过电位，从而达到提高检测灵敏度、减少干扰的目的。石墨烯是近年来发展起来的一种新型碳材料，是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的新型碳纳米材料，是构建其它维度碳质材料的基本单元。与石墨微粒前体相比，具有更高的比表面积。与其他碳纳米材料(如碳纳米管)相比，具有更多的反应位点和缺陷。因此，石墨烯具有更高的电化学活性。此外，石墨烯的成本低廉，在应用方面较碳纳米管有更为广阔的前景。这些优秀的性质使石墨烯有望制备成新型修饰电极， 在电分析检测领域广泛应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种还原态石墨烯修饰玻碳电极及其制备和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种还原态石墨烯修饰玻碳电极电化学传感器以玻碳电极为载体，载体负载 7-113 μ g/cm2的石墨烯作为识别元件。所述石墨烯的制备过程为1)将0. 5-2g天然石墨、0. 5-2g NaNO3和40_60mL浓硫酸混合，在0°C冰浴条件下磁力搅拌3-5h，再慢加5-7g KMnO4后移除冰浴，在自然条件下约30-40°C搅拌l_3h，慢加 80-100mL 水并在 90-100°C水浴下搅拌 10_20min，再加 200_300mL 温水和 10_30mL H2O2，而后将液体用HCl和水离心洗涤，在40-60°C干燥M_48h即得氧化石墨；2)称取氧化石墨0. 05-0. 2g分散在50_200mL水中，超声剥离氧化石墨，呈淡黄色胶体，再加入l_4mL水合胼(80% )，在100°C水浴下沸腾回流16_30h生成黑色沉淀，真空抽滤干燥得还原态石墨烯粉体；3)将步骤2制备的还原态石墨烯加入到Milli-Q水中，使还原态石墨烯含量为 0. 5-2g/L，超声振荡20-40分钟，得到黑色分散均一的还原态石墨烯悬浊液。所述浓硫酸浓度为98%。 还原态石墨烯修饰玻碳电极的制备a.将玻碳电极用Al2O3抛光粉，而后在Milli-Q水中超声清洗处理；b.将0. 5-2g天然石墨、0. 5-2g NaNO3和40_60mL浓硫酸混合，在0°C冰浴条件下磁力搅拌3-5h，再慢加5-7g KMnO4后移除冰浴，在自然条件下约30-40°C搅拌l_3h，慢加 80-100mL 水并在 90-100°C水浴下搅拌 10_20min，再加 200_300mL 温水和 10_30mL H2O2，而后将液体用HCl和水离心洗涤，在40-60°C干燥M_48h即得氧化石墨；c.称取氧化石墨0.05-0. 2g分散在50-200mL水中，超声剥离氧化石墨，呈淡黄色胶体，再加入l_4mL水合胼(80% )，在100°C水浴下沸腾回流16_30h生成黑色沉淀，真空抽滤干燥得还原态石墨烯粉体；d.将步骤c制备的还原态石墨烯加入到Milli-Q水中，使还原态石墨烯含量为 0. 5_2g/L，超声振荡20-40分钟，得到黑色分散均一的还原态石墨烯悬浊液；e.制备还原态石墨烯修饰玻碳电极将采用步骤c所配制的悬浊液1-4 μ L滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发，即得到以玻碳电极为载体，载体负载7-113 μ g/cm2的石墨烯作为识别元件的还原态石墨烯修饰玻碳电极。所述浓硫酸浓度为98%。所述将玻碳电极依次用1μπι，0. 3μπι，0.05μπι的Al2O3 抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在Milli-Q水中超声清洗处理。还原态石墨烯修饰玻碳电极的应用采用所述还原态石墨烯修饰玻碳电极测定曲酸。将上述还原态石墨烯修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为SCE电极，辅助电极为钼丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含曲酸的醋酸/醋酸钠缓冲溶液中，电位从0. 3V至1. IV循环伏安扫描，之后进行线性扫描伏安法，电位从0. 3V至1. IV，并记录I-E 曲线。本专利技术所具有的优点本专利技术提供的还原态石墨烯修饰玻碳电极测定曲酸的方法，以水为分散剂，将性质稳定的还原态石墨烯分散到水溶液中，以此分散液滴涂到玻碳电极表面制备化学修饰电极，用线性扫描伏安法在醋酸盐缓冲溶液中，对于曲酸的测定具有高的灵敏度。其为本专利技术利用还原态石墨烯比表面积大、表面活性位点多、良好的导电性，使曲酸氧化过电位降低，氧化峰电流增大。使经修饰的电极对与曲酸响应的线性范围为 0.01-0. 14mM，灵敏度42. 9 μ A/mM。与相同功能的修饰电极相比，本专利技术的新型修饰玻碳电极其制备方法简单、快速、易操作，修饰条件温和。本专利技术的测试方法具有良好的稳定性和重现性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的曲酸ΟΟΟμΜ)在空白玻碳电极(a)和还原态石墨烯修饰玻碳电极(b)上的循环伏安曲线(其中扫描速度0. lV/s。横坐标-电位E(单位伏， V)；纵坐标-电流I (单位微安，μ A))。图2为本专利技术实施例提供的不同浓度的曲酸在还原态石墨烯修饰玻碳电极上的线性扫描伏安图(其中采用曲酸的浓度由a到ο依次为:0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、 100、110、120、130和140 μ M。横坐标-电位E (单位伏，V)；纵坐标-电流I (单位微安， μ A)) ο具体实施例方式实施例1a.首先将玻碳电极依次用1 μ m，0. 3 μ m，0. 05 μ m Al2O3抛光粉在抛光布上抛光， 每次抛光后，都在Milli-Q水中超声清洗处理；b.制备还原态石墨烯将Ig天然石墨、Ig NaNO3和50mL浓硫酸混合放入250mL 烧杯，在0°C冰浴条件下磁力搅拌4h，再慢加6g KMnO4后移除冰浴，在自然条件下约35°C搅拌池，慢加90mL水并在98°C水浴下搅拌15min，再加200mL温水和20mL H2O2，将液体转移到离心管先用HCl和水离心洗涤，在50°C干燥48h即得氧化石墨。称取氧化石墨0. Ig分散在放有IOOmL水烧杯中，超声剥离氧化石墨，呈淡黄色胶体，再移入250mL三口烧瓶，加入 aiiL水合胼(80% )，在100°C水浴下沸腾回流24h生成黑色沉淀，真空抽滤干燥得还原态石墨烯粉体。c.将步骤b制备的还原态石墨烯加入到Milli-Q水中，使还原态石墨烯含量为 2g/L，超声振荡20分钟，得到黑色分散均一的还原态石墨烯悬浊液；d.制备还原态石墨烯修饰玻碳电极将采用步骤c所配制的悬浊液用微量注射器移取2 μ L滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得还原态石本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种还原态石墨烯修饰玻碳电极，其特征在于：电化学传感器以玻碳电极为载体，载体负载７－１１３μｇｍ２的石墨烯作为识别元件。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅，张盾，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：95