本发明专利技术公开了属于功能材料制备技术领域的一种单壁碳纳米管（SWNTs）-离子液体（IL）-杂多酸（POM）功能性复合材料及其制备方法，并且将该功能材料用于制备电化学传感器。本发明专利技术制备的表面涂覆有单壁碳纳米管-离子液体-杂多酸功能性复合材料的电化学传感器具有灵敏度高、检测限低、反应快速、操作简单、稳定性好、使用方便并且可重复使用，低廉，易微型化和便于携带等优点，为实际应用奠定了基础。将其应用于NaIO3、NaBrO3、NaNO2浓度的检测，最低检测限可分别达到0.9μM、1.3μM、1.3μM；检测的线性范围分别为：0.004-0.73mM，0.2-3.84mM，0.02-4.33mM。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能材料制备
，具体涉及一种单壁碳纳米管(SWNTs)-离子液体(IL)-杂多酸(POM)功能性复合材料及其制备方法，并且将该功能材料用于制备电化学传感器，实现对Na103、NaBrO3^ NaNO2物质的检测，最低检测限分别达到0.9 μ M、1.3 μ M、1.3μ M ;检测的线性范围分别为:0.004-0.73mM,0.2-3.84mM,0.02-4.33mM。
技术介绍
通过调查发现目前存在的传感器在检测Na103、NaBr03、NaN02时普遍存在如下不足之处:寿命短、漏电、错控、恶劣环境下无法正常作传感控制。碳纳米管具有独特的电学、热学、机械性能；离子液体(IL)拥有良好的离子导电性、宽的电化学窗口 ；多金属氧酸盐拥有氧化还原态稳定，能进行可逆的、多步骤的、多电子转移的反应等特点。如果将碳纳米管、离子液体和多金属氧酸盐三者相结合，在电催化、电化学传感器等方面将有广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术提供一种单壁碳纳米管-离子液体-杂多酸功能性复合材料及其制备方法。该复合材料可用于制备一种高灵敏度、低检测限的基于Na103、NaBrO3^ NaNO2的电化学传感器。本专利技术所述的电化学传感器表面涂覆有单壁碳纳米管-离子液体-杂多酸功能性复合材料。本专利技术所述的单壁碳纳米管-离子液体-杂多酸功能性复合材料的制备方法:将质量比为(2:1)-(1:3)的单壁碳纳米管与离子液体置于圆底烧瓶中，单壁碳纳米管为5-10mg,然后加入5-10mg的二环己基碳二亚胺和8_15mlDMF,超声反应5_30分钟后，在40-50°C条件下剧烈搅拌反应20-80小时，得到的产物记为SWNTs-1L，经过孔径为2_5 μ m的PC膜过滤，然后分别用DMF、乙醇、水洗涤，自然干燥后取其中5-10mg与20_30mg杂多酸混合，在强搅拌下反应4-8小时，过滤，水洗涤，自然干燥。本专利技术所述的电化学传感器的制备方法:将体积比为(I:1:1)-(3:1:2)的正硅酸乙酯、异丙醇、浓度为0.1-0.3M的盐酸，室温下混合搅拌0.5-2小时，再在30-50°C下搅拌2-3小时，然后加入0.5-5mg单壁碳纳米管-离子液体_杂多酸功能性复合材料，超声2_3分钟，然后再搅拌0.5-1小时；取5-20 μ I采用旋转滴涂法涂在预处理并活化后的裸玻碳电极(简记为GCE)上，300-800转/分钟转速下旋转2-5分钟，自然干燥8_15小时。所述的单壁碳纳米管为羧基化单壁碳纳米管；离子液体为分子式为CH3N(CH2CH2OH)2CnH2lrtBr的乙醇胺类离子液体，η=12，8，4 ;杂多酸为Keggin型杂多酸，其化学式为 H3XM12O40, X=P，Si ；M=Mo, W, V。 所述的正硅酸乙酯替换为体积比为(1:1)-(1:10)的正硅酸乙酯和Triton-XlOO的混合物。所述的裸玻碳电极的预处理并活化的方法为:玻碳电极在麂皮上用粒径0.05-1.0 μ m的Al2O3磨光，磨光后用去离子水洗净，然后超声清洗2_3分钟；最后依次用乙醇和水的体积比为(1:1)-(1:3)的混合溶液、浓硝酸和水的体积比为(1:1)-(1:3)的溶液及蒸馏水超声清洗；洗涤完成后，玻碳电极在1.0-(-1.0)V范围内用循环伏安法在0.5-2mol/L的H2SO4溶液中活化，直到循环伏安曲线稳定为止。将上述制备的电化学传感器应用于Na103、NaBr03、NaNO2的浓度检测。本专利技术所提供的传感器具有灵敏度高、检测限低、反应快速、操作简单、稳定性好、使用方便并且可重复使用，低廉，易微型化和便于携带等优点，为实际应用奠定了基础。将其应用于Na103、NaBrO3^ NaNO2浓度的检测。附图说明图1.单壁 碳纳米管-离子液体-杂多酸功能性复合材料合成示意图。图2.实施例1制备的电化学传感器在SmMK3Fe(CN)f^P 0.1MKCl溶液中的复平面阻抗图；(a) GCE, (b) GCE/ILcl2, (c) GCE/SWNTs, (d) GCE/SWNTs-1Lcl2, (e) GCE/SWNTs-1Lei2-PMo12。图3.实施例2制备的电化学传感器在SmMK3Fe(CN)f^P0.1MKCl溶液中的复平面阻抗图；(a)GCE，(b)GCE/ILC8, (c)GCE/SWNTs, (d)GCE/SWNTs-1LC8, (e)GCE/SWNTs-1LC8_PMo12。图4.实施例3制备的电化学传感器在SmMK3Fe(CN)f^P0.1MKCl溶液中的复平面阻抗图；(a)GCE，(b)GCE/ILc4, (c)GCE/SWNTs, (d)GCE/SWNTs-1Lc4, (e)GCE/SWNTs-1Lc4_PMo12。图5.实施例1制备的电化学传感器在0.5MH2S04中的循环伏安曲线；(a)GCE/SffNTs-1Lci2-PMo12, (b)GCE/SWNT-1Lcl2, (c) GCE/ILcl2-PMo12, (d) GCE/SWNTs_PMo12。图6.实施例2制备的电化学传感器在0.5MH2S04中的循环伏安曲线；(a) GCE/SffNTs-1Lc8-PMo12, (b) GCE/SWNT-1LC8, (c) GCE/ILC8_PMo12。图7.实施例3制备的电化学传感器在0.5MH2S04中的循环伏安曲线；(a) GCE/SffNTs-1Lc4-PMo12, (b) GCE/SWNT-1Lc4, (c) GCE/ILc4_PMo12。图8.实施例1制备的电化学传感器在0.5MH2S04中对NaIO3电催化的循环伏安曲线图(A)及其还原峰的峰电流随NaIO3浓度变化的关系图(A-1)。图9.实施例2制备的电化学传感器在0.5MH2S04中对NaIO3电催化的循环伏安曲线图(A)及其还原峰的峰电流随NaIO3浓度变化的关系图(A-1)。图10.实施例3制备的电化学传感器在0.5MH2S04中对NaIO3电催化的循环伏安曲线图(A)及其还原峰的峰电流随NaIO3浓度变化的关系图(A-1)。图11.实施例1制备的电化学传感器的时间电流曲线(A)及IO3-浓度与峰电流稳态关系曲线(A-1)。图12.实施例2制备的电化学传感器的时间电流曲线(A)及IO3-浓度与峰电流稳态关系曲线(A-1)。图13.实施例3制备的电化学传感器的时间电流曲线(A)及103_浓度与峰电流稳态关系曲线(A-1)。具体实施例方式实施例1单壁碳纳米管-离子液体-杂多酸功能性复合材料的制备方法:将质量比为1:1的单壁碳纳米管与离子液体置于圆底烧瓶中，单壁碳纳米管为6mg，然后加入6mg的二环己基碳二亚胺和IOmlDMF,超声反应5分钟后，在45°C条件下剧烈搅拌反应68小时，得到的产物记为SWNTs-1L，经过孔径为3 μ m的PC膜过滤，然后分别用DMF、乙醇、水分别洗涤三次，自然干燥后取其中5mg与20mg杂多酸混合,在强搅拌下反应6小时,过滤,水洗漆8次，自然干燥。电化学传感器的制备方法:将Iml正硅酸乙酯、0.5ml异丙醇、浓度为0.1M的盐酸Iml,室温下搅拌混合I小时,再在45°C下搅拌2.5小时,然后加入Img上述制备的单壁碳纳米管-离子液体-杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电化学传感器，其特征在于，该传感器表面涂覆有单壁碳纳米管?离子液体?杂多酸功能性复合材料；所述的单壁碳纳米管为羧基化单壁碳纳米管；离子液体为分子式为CH3N(CH2CH2OH)2CnH2n+1Br的乙醇胺类离子液体，n=12，8，4；杂多酸为Keggin型杂多酸，其化学式为H3XM12O40，X=P，Si；M=Mo，W，V。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周云山，周庆成，张立娟，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：
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