一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极的制备方法及该修饰电极对H202 的检测。
【背景技术】
[0002]
[0003] 过氧化氢（H202)是一种活性氧物种（ROS)，它是人体一些新陈代谢反应的氧化产 物。H202的浓度与人类的健康有着密不可分的关系。因此，快速、精确、可靠的检测H202有 着重大的意义。现有的H202传感器大多是基于酶的生物传感器；但是，酶的价格相对昂贵， 反应条件较为苛刻，而且它的稳定性对环境的依赖性很大。因此，研制无酶H202传感器具有 很重要的意义。
[0004] 近年来，基于铂的双金属纳米催化剂备受关注，常用来提高催化剂的活性，降低催 化剂的成本。研宄发现，铂催化剂的稳定性可以通过掺入金来改善，但是，纳米粒子具有高 的表面能，容易发生团聚，会降低纳米粒子的催化活性。因此，制备负载PtAuNPs的基质是 非常重要的。
[0005] 石墨烯（Graphene)是由单层碳原子紧密堆积成蜂窝状的二维碳材料，具有特殊 的热和机械性能、大的表面体积比和高的导电性。然而，石墨烯片层间强的堆积和范德华 力使其很容易团聚，使其大的比表面积和优异的电性能的优点不能充分发挥，严重限制了 它的应用。最近，一些共价和非共价的方法可以克服以上缺点，其中表面活性剂可以辅助碳 材料更好的分散在水溶液中，这主要是由于表面活性剂的带电基团（亲水头）会和水连接， 而烷基链(疏水尾）会吸附在碳材料表面，因此，十六烷基三甲基溴化铵（CTAB)，十二烷基苯 磺酸钠（SDBS)或十二烷基磺酸钠（SDS)等表面活性剂可以用来分散石墨烯。此外，研宄发 现，表面活性剂插层的石墨烯具有大的比表面积，好的分散性和导电性，可以作为均匀分散 金属纳米粒子的基质，这些独特的性质使其在传感器领域中有很好的应用前景。
【发明内容】
[0006] 基于上述，本发明的目的在于提供一种铂金纳米粒子-十六烷基三甲基溴化 铵-石墨烯（PtAuNPs-CTAB-GR)修饰玻碳电极的制备方法。
[0007] 本发明的另一目的在于PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极对H202检测的应用。
[0008] 本发明的目的是这样实现的： 一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极的制备方法，其步骤是： a. 在冰浴条件下，将石墨加入到浓硫酸中，持续搅拌，再加硝酸钠和高锰酸钾，得到的 浑浊混合物冷却至室温；取水加到上述混合物中，15分钟后，再加入25°C温水将其稀释，然 后加入30%的双氧水，溶液变成了亮黄色；将溶液过滤，得到的氧化石墨烯分散液； b. 在不断搅拌下将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB)溶液滴加到a步骤制备好的氧化石 墨烯分散液中，超声，得到CTAB功能化的氧化石墨烯，即CTAB-GO。接着在这个溶液中加入 H2PtCl6 ? 6H20和HAuC14 ? 3H20溶液，再将此混合液在N2气氛下超声，搅拌，用NaOH溶液调节 此混合物的pH为11 ;接着，NaBH4溶液加入到以上混合液中，搅拌。产物用砂芯漏斗抽滤， 再用大量的二次蒸馏水反复冲洗，真空干燥，得到PtAuNPs-CTAB-GR材料。最后将所制得的 材料超声分散于二次蒸馏水中，得到PtAuNPs-CTAB-GR分散液，待用； c. 将裸玻碳电极依次用0. 3ym、0. 05ym的三氧化二铝悬浊液抛光成镜面，依次经体 积分数为95 %的乙醇、二次蒸馏水超声清洗，得到处理后的裸玻碳电极；插入含有ImM铁 氰化钾探针分子的0. 1M氯化钾电解质溶液中，并采用裸玻碳电极为工作电极、铂柱为对电 极、饱和甘汞电极为参比电极的三电极体系进行循环伏安扫描，对裸玻碳电极进行表征，再 将裸玻碳电极取出用二次蒸馏水冲洗并吹干，备用； d. 在c步骤处理好的裸玻碳电极上滴涂10yL的PtAuNPs-CTAB-GR分散液置于红外灯 下烤干，制得PtAuNPs-CTAB-GR修饰的玻碳电极； e. 采用步骤d所得到的修饰电极为工作电极、铂柱为对电极、饱和的甘汞电极为参 比电极组成三电极体系，并将其共同浸入含有5.0X10_9，1.2X10_8，4.9X10_8， 8.6X1(T8，1.2X1(T7，4.9X1(T7，8.5X1(T7，1.2X1(T6，4.8X1(T6M不同浓 度4〇2的N2饱和的0. 2MpH为7. 0的磷酸盐缓冲溶液中进行计时电流扫描，得到不同浓度 H202的计时电流曲线图； f?采用origin软件作图，绘制PtAuNPs-CTAB-GR/GCE在 5.0X1(T9，1.2X1(T8， 4.9X1(T8，8.6X1(T8，1.2X1(T7，4.9X1(T7，8.5X1(T7，1.2X1(T6，4.8X 1(T6M不同浓度H202中的计时电流曲线和H202的峰电流与其浓度的对数的线性关系图。
[0009] 本发明优点和产生的有益效果是： 1、与传统的基于酶的H202传感器相比，本发明研制的一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳 电极的制备方法，具有制备简单、响应快、重现性及稳定性好等优点，并对H202的检测比较 灵敏。这主要是由于CTAB功能化的氧化石墨烯具有大的比表面积，而且吸附CTAB分子到 石墨烯片层之间，增加了固定铂金纳米粒子的活性位点，不仅可以增大铂金纳米粒子的负 载量，而且还改善了其尺寸和分散性，从而使其催化活性有了很大的提高。
[0010] 表1为本发明与现有的修饰电极对h2o2检测性能的比较：
【主权项】
1. 一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极的制备方法，其步骤是； a. 在冰浴条件下，将石墨加入到浓硫酸中，持续揽拌，再加硝酸钢和高铺酸钟，得到的 浑浊混合物冷却至室温；取水加到上述混合物中，15分钟后，再加入25°C温水将其稀释，然 后加入30%的双氧水，溶液变成了亮黄色；将溶液过滤，得到氧化石墨締分散液； b. 在不断揽拌下将十六烧基=甲基漠化锭溶液滴加到步骤a制备好的氧化石墨締分 散液中，超声，得到CTAB功能化的氧化石墨締，即CTAB-GO ;接着在CTAB-GO溶液中加入 HsPtCle ? 6&0和HAuCL ? 3&0溶液，再将此混合液在氮气下超声，揽拌，用化OH溶液调节此 混合物的抑为11 ;然后将化肌4溶液加入到W上混合液中，揽拌，产物用砂巧漏斗抽滤，再 用大量的二次蒸馈水反复冲洗，真空干燥，得到PtAuNPs-CTAB-GR材料，最后将所制得的材 料超声分散于二次蒸馈水中，得到PtAuNPs-CTAB-GR分散液，待用； C.将裸玻碳电极依次用0. 3 ym、0. 05 ym的=氧化二侣悬浊液抛光成镜面，依次经体 积分数为95 %的己醇、二次蒸馈水超声清洗，得到处理后的裸玻碳电极；插入含有ImM铁 氯化钟探针分子的0. 1M氯化钟电解质溶液中，并采用裸玻碳电极为工作电极、销柱为对电 极、饱和甘隶电极为参比电极的=电极体系进行循环伏安扫描，对裸玻碳电极进行表征，再 将裸玻碳电极取出用二次蒸馈水冲洗并吹干，备用； d. 在步骤C处理好的裸玻碳电极上滴涂10 y L的PtAuNPs-CTAB-GR分散液置于红外灯 下烤干，制得PtAuNPs-CTAB-GR修饰的玻碳电极； e. 采用步骤d所得到的修饰电极为工作电极、销柱为对电极、饱和的甘隶电极为参比 电极，组成S电极体系，并将其共同浸入含有不同浓度&〇2的N 2饱和的0. 2M抑为7. 0的 磯酸盐缓冲溶液中进行计时电流扫描，得到不同浓度&〇2的计时电流曲线图； f. 采用 origin 软件作图，绘制 PtAuNPs-CTAB-GR/GCE 在 5. 0 X 1〇-9，1.2 X 1〇-8， 4. 9X 1〇-8，8. 6X 1〇-8，1.2X 1〇-7，4. 9X 1〇-7，8. 5 X 1〇-7，1.2 X 1〇-6，4. 8X 10^6 M不同浓度&〇2中的计时电流曲线和H 202的峰电流与其浓度的对数的线性关系图。
2. 权利要求1所述一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极在H 2〇2检测方面的应用。
【专利摘要】本发明提供了一种PtAuNPs-CTAB-GR修饰玻碳电极的制备方法。首先是氧化石墨烯和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）通过非共价的相互作用形成功能化的氧化石墨烯，然后直接在溶液中加入氯铂酸和氯金酸，用NaBH4还原得到双金属PtAuNPs-CTAB-GR纳米复合材料。网状结构的氧化石墨烯为负载铂金纳米粒子提供了更多的活性位点，使其尺寸更小，分散性更好。结合石墨烯和PtAuNPs的优点，本发明得到的修饰玻碳电极对H2O2有很好的电催化活性，且具有灵敏度高，检测限低，线性范围宽的特点。
【IPC分类】G01N27-30
【公开号】CN104535633
【申请号】CN201410691444
【发明人】刘秀辉, 刘盼盼, 卢小泉
【申请人】西北师范大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月27日