本发明专利技术涉及到对于环境检测，具体的说是一种石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器及其构建和应用。电化学传感器以玻碳电极为载体，载体负载50-60μg?cm-2的石墨烯作为识别元件。本发明专利技术提供了一种快速而灵敏的检测技术。而且相对于其他电化学检测技术来说显著提高了其检测信号强度，具有很宽的线性检测范围。同时本发明专利技术电化学传感器构建技术方便，参数比较容易控制，相对于其他光学检测方法来说，本发明专利技术方法更加快速，简便，所需的设备更加简单，材料更廉价。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及到对于环境检测，具体的说是一种石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器及其构建和应用。
技术介绍
硫化物尤其是硫化氢具有很强的反应性和毒害性。在硫化氢浓度达到IOppm时人体会感觉到不适，在浓度达到250ppm时就会有很大的危害性甚至使人死亡。目前有很多硫化物的检测方法，但是大部分仍在采用光学方法和色谱检测方法，然而这两类方法需要的 时间比较长，硫化物特别是硫化氢的挥发会带来不可避免的检测误差。另外长时间与硫化物接触对人体会产生很大的损伤。电化学方法检测硫化物的研究也有很多，存在的主要问题是灵敏度不够，低浓度的硫化物检测误差很大。最近石墨烯材料在传感器和生物传感器方面的潜在应用被广泛研究。这些研究主要是基于石墨烯材料优异的电化学性质，具有很好的催化活性和很高的电子转移速率。石墨烯材料被认为是一种非常有潜力的电极修饰材料用于电化学检测领域。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器及其构建和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为一种石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器电化学传感器以玻碳电极为载体，载体负载50-60 y g cm—2的石墨烯作为识别元件。所述石墨烯按如下步骤制备I)将0. 5-2g天然石墨、0. 5-2g NaNO3和40_60mL浓硫酸混合，在(TC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24-48h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水合肼(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 %。石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器的制备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(TC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24-48h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水合肼(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所配制的悬池液1-4 ii 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50-60 u g CnT2的石墨烯作为识别元件的石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器。石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器的应用，其特征在于所述电化学传感器作为环境监测和水质分析中应用。所述电化学传感器作为检测腐蚀微生物的代谢产物中应用。本专利技术所具有的优点本专利技术中将石墨烯材料修饰于电极表面，通过其优异的催化特性和信号放大特性来实现对硫化物浓度的检测。其能快速，灵敏的检测硫化物，该硫化物检测方法具有很宽的检测范围，检测的重复性好，电极易保存，而且对所硫化物的检测具有明显的特异性。附图说明图I.本专利技术实施例提供的石墨烯溶液原子力显微镜表征图。图2为石墨烯修饰电极与裸电极的电化学性质的比较。图3.石墨烯传感器的线性检测范围图。图4.其他无机离子的干扰检测图。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术做进一步说明。实施例IIg天然石墨，IgNaNO3和46mL浓硫酸(98 % )混合在冰水浴中反应4h。然后将6gKMn04加入到混合物溶液中同时将温度升至35°C并保持反应温度，反应进行2h后加入92mlH20并将温度升至98°C，反应进行两小时后加入200mL温水，20mL30%的H2O2,并在室温下继续反应Ih.整个反应过程中要始终保持搅拌。将制备得到的产物过滤，在使用蒸馏水洗涤之后在60°C的烘箱中干燥24h，得到黄色固体。将该反应产物研磨碎后，称取0. Ig加入到IOOmL的Milli-Q中超声lh，得到均一的混合溶液，加入2mLN2H4后分装在反应釜中在121°C下反应12h，得到石墨烯材料。将上述得到的石墨烯散于水溶液中，取10 ii L的分散溶液滴涂已先用砂纸和抛光粉依次打磨，在依次用超纯水和乙醇清洗干净，然后将电极在铁氰化钾溶液中扫至可逆的 预处理好的玻碳电极表面上在N2流中干燥，即得到石墨烯修饰的玻碳电极。将最后得到的电极与电化学工作站连接，同时以Pt丝作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极。这种传感器响应迅速，且具有很高的灵敏度。实施例2a.首先将玻碳电极依次用I U m，0. 3 ii m，0. 05 ii 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(TC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2h，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2mL水合肼(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稀粉体。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 y 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石墨烯修饰玻碳电极。实施例3根据实施例⑴中构建的传感器，同时以石墨烯修饰的玻碳电极或者裸露的玻碳电极作为工作电极，Pt丝作为对电极，Ag/AgCl电极作为参比电极，在PBS缓冲液中研究硫化物在石墨烯材料修饰电极和裸露的玻碳电极的电化学行为(见图2)，首先在PBS缓冲液中通N215分钟排出溶液中的空气，之后将电极与电化学工作站相连接，采用电化本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器，其特征在于电化学传感器以玻碳电极为载体，载体负载50-60 Ii g CnT2的石墨烯作为识别元件。2.按权利要求I所述的石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器，其特征在于所述石墨烯按如下步骤制备 1)将0.5-2g天然石墨、0. 5-2g NaNOjP40-60mL浓硫酸混合，在(TC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24-48h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水合肼(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。3.按权利要求2所述的石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器，其特征在于所述浓硫酸浓度为98%。4.一种权利要求I所述的石墨烯修饰电极快速检测硫化物的电化学传感器的制备，其特征在于 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 NaN0jP...
【专利技术属性】
技术研发人员：戚鹏，张盾，万逸，
申请(专利权)人：中国科学院海洋研究所，
类型：发明
国别省市：
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