一种基于石墨烯纳米片改性电极的电化学传感器的制备方法
【专利摘要】本发明制备了一种基于三氧化二铁纳米颗粒修饰还原氧化石墨烯纳米片(Fe2O3/rGO)的电化学传感器，并用于亚硝酸盐的检测。本发明首先用环境友好的方法制备了Fe2O3/rGO复合物，然后用Fe2O3/rGO复合物对玻璃碳电极进行改性，制备了一种新型的用于亚硝酸盐检测的电化学传感器。本发明所涉及的电化学传感器对亚硝酸盐的检测呈现出了高的灵敏度、稳定性、可重复性和选择性，在环境、食品等领域具有广泛的应用前景。
【专利说明】-种基于石墨烯纳米片改性电极的电化学传感器的制备方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电化学传感器的制备方法，尤其涉及一种基于三氧化二铁纳米颗 粒修饰还原氧化石墨烯纳米片改性电极的电化学传感器的制备方法。
【背景技术】
[0002] 含氮肥料的使用和工业废水的排放造成了人类可用地表水的污染，其中亚硝酸盐 对环境和人类健康都有毒性，亚硝酸盐与胺类接触形成亚硝胺，可引起如高铁血红蛋白症、 先天性心脏缺陷和胃癌等多种疾病。世界卫生组织规定人类可饮用水中亚硝酸盐的最高含 量为3mg/L，因此，对于公共健康、环境和食品工业来说亚硝酸盐的高灵敏度检测是非常重 要的。
[0003] 到目前为止检测亚硝酸盐的方法主要有分光光谱法、化学荧光法、毛细电泳法和 色谱法，这些方法通常需要昂贵的设备，复杂的检测程序并且通常是非常耗时的。
[0004] 同这些方法相比，电化学的方法提供了一种简单、相对价格低廉、可靠、灵敏的即 时分析方法，可实现一种快速的、不需要对样品进行前处理、并且不受其它物质干扰的亚硝 酸盐检测方法。
[0005] 碳纳米材料（富勒烯、碳纳米管和石墨烯）已经被广泛应用于电化学，这些材料具 有很多显著的优点，如小的残留电流、宽的电势口、不同电解质中的优良的化学稳定性和表 面易再生性。石墨烯（一种理想的二维层状材料）由于其独特的物理和化学性能已经被广 泛用来固定金属氧化物纳米颗粒，基于铜树枝状结晶和还原氧化石墨烯（rGO)的传感器在 亚硝酸盐的检测中显示了电催化活性，石墨烯纳米片和碳纳米球在电极表面也显示了对亚 硝酸盐的电催化活性。
[0006] 金属氧化物三氧化二铁（Fe203)是一种窄能带（Eg = 2. 2eV)的重要的η型金属氧 化物，在近年引起了人们很大的关注，因为其低价、无毒、易制备和易储存的特点，Fe20 3在催 化、食品、磁性材料、气体传感器、生物传感器和锂离子电池领域都有很多应用。
[0007] 综上所述，金属氧化物/石墨烯片复合物应用于电化学方法，是现有技术中用于 检测亚硝酸盐最灵敏最可靠的方法。金属氧化物/石墨烯片复合物的制备方法主要有高温 分解、热煅烧、化学还原、微波合成和声化学合成方法，这些方法一般包括两个步骤，热煅烧 和添加毒性肼诱导的石墨烯片的还原。这些方法很明显能耗通常都很高，并且需要用到复 杂实验仪器和技术，而且会对环境造成一定的污染。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术的缺点，本发明制备了一种简单的、用于亚硝酸盐检测的、基于三氧 化二铁纳米颗粒修饰还原氧化石墨烯纳米片（Fe 203/rG0)改性电极的高灵敏度电化学传感 器。Fe203/rG0复合物在乙醇中通过一步水热法合成，本发明所涉及的电化学传感器显示出 了很好的灵敏度、选择性和可重复性。
【权利要求】
1. 一种基于石墨烯纳米片改性电极的电化学传感器的制备方法，其步骤如下： (1) 氧化石墨烯的制备：石墨粉末在〇°c条件下加入到浓硫酸中，在冰水浴搅拌条件下 加入高锰酸钾形成混合物，石墨粉末与高锰酸钾的质量比为1:6?1:10,石墨粉末与浓硫 酸的质量体积比（w/v, g/mL)为1:40?1:50,上述混合物在60?80°C下搅拌2?3h然后 在50°C下用水稀释，逐滴加入30%的双氧水,将其过滤后用100mL以上1:10的盐酸溶液洗 涤，再用水洗涤直到溶液的pH达到6. 3,得到的黄色固体55?80°C真空干燥12?20h后 研磨成粉末； (2) Fe203/rG0复合物的制备：20?40mg氧化石墨烯分散到80?120mL乙醇中超声震荡 50?12〇11^11形成均一稳定的溶液，加入？6(：1 2和25%的氨水到上述溶液中，？6(：12和25% 的氨水与上述溶液的比为（g/mL/mL) :1:1:1000,得到的混合物在马弗炉中90?110°C加热 反应5?8h逐渐冷却到室温，沉淀物滤出后用去离子水和乙醇洗涤7?10次，然后在50? 70°C条件下真空干燥7?12h ; (3) Fe203/rG0复合物改性电极的制备：玻璃碳电极的表面用氧化铝悬浮液（0.6? 0. 9 μ mol/L)进行物理打磨，再将电极先后用乙醇和水超声洗涤3?8min，取10 μ L Fe203/ rGO复合物，分散到水里，配制成浓度为0. 5mg/mL的溶液，滴到玻璃碳电极的表面后真空干 燥，即可得到Fe203/rG0复合物改性电极。
2. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1)中所述石 墨粉末与商猛酸钟的质量比为1:8。
3. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1)中所述石 墨粉末与浓硫酸的质量体积比（w/v，g/mL)为1:45。
4. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（1)中所述黄 色固体60°C真空干燥15h后研磨成粉末。
5. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（2)所述氧化 石墨烯与乙醇的量分别为40mg和200mL，所述超声震荡的时间是50min。
6. 根据权利要求1所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于：步骤（3)所述氧化 铝悬浮液的浓度为：〇· 8 μ mol/L。
【文档编号】G01N27/30GK104090009SQ201410368085
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】孙京华, 潘正海 申请人:无锡百灵传感技术有限公司