一种基于石墨烯/PEDOT复合膜的pH检测电极的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种pH检测电极，具体涉及一种基于石墨烯/PEDOT复合膜的pH检测电极。
【背景技术】
[0002]pH测量与医学、生物工程、现代工业、农业、环境以及科学研宄等领域息息相关。目前，使用最广泛的两种PH传感器主要是玻璃电极和金属氧化物电极，其中玻璃电极对pH的测量比较准确(除了在高酸度和高碱度情况下存在测量误差)，但玻璃电极由于体积较大难以实现活体微区或微环境的分析，而且电极内阻高、易破损。而基于金属氧化物的PH传感器，例如Ir02，WM Ni (OH) 2，虽然易于微型化，但是这些金属氧化物是有毒的，因此它们不能用于生物或医学检测。
[0003]溶液中氢离子浓度的变化可以引起电极间电流或电导率的变化，用导电高分子修饰传感器电极可以增强弱信号，使电极在不同PH环境下导电性变化更加显著。PEDOT是EDOT (3，4-乙撑二氧噻吩)的聚合物，目前没有关于PEDOT用于pH检测的相关专利，相关文献的报道也很少，这方面的研宄对PH传感器的研发具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，所要解决的技术问题是:石墨烯/PEDOT复合膜在pH检测中的应用。
[0005]为了实现上述目的，本发明使用电化学循环伏安法在ITO玻璃电极表面制备了石墨烯/PEDOT复合膜，并将其用于磷酸盐缓冲液(PBS)的pH检测，以氧化峰电流为检测信号，实现了 PH 1-11范围内的高灵敏度检测，在开发生物、医疗领域的微型化pH检测电极方面具有很高的应用价值。
[0006]本发明的第一方面，公开了一种基于石墨烯/PEDOT复合膜的pH检测电极，包括电极和包覆在电极外表面的石墨烯/PEDOT复合膜，所述电极选自ITO玻璃电极、不锈钢镀金电极或金盘电极之中的一种。充分利用了 PEDOT的高导电率实现了对pH的高灵敏度检测，并通过氨基石墨稀与PEDOT的复合进一步改善检测灵敏度。
[0007]优选地，电极为ITO玻璃电极，复合膜包覆在玻璃电极ITO层的外表面。
[0008]本发明的第二方面，公开了上述pH检测电极的制备方法，包括如下步骤:
[0009](I)电极的预处理:ΙΤ0玻璃电极依次在5%浓度NaOH溶液、去离子水、丙酮、乙醇中超声处理，然后在ITO玻璃电极表面无需包覆石墨烯/PEDOT复合膜的部分贴上胶带阻挡，需要包覆石墨烯/PEDOT复合膜的面积为I X Icm2;
[0010](2)电解液配制:氨基石墨烯在LiClO4乙腈溶液中第一次超声分散，得到均一稳定的石墨烯分散液，向石墨烯分散液中滴加EDOT配制成EDOT单体电解液；再进行第二次超声分散后通氮气，作为制备石墨烯/PEDOT复合膜的备用单体电解液；
[0011](3)电化学聚合:在电化学工作站中采用循环伏安法(CV)使单体电解液在经步骤(I)预处理后的ITO玻璃电极表面电聚合。
[0012]优选地，步骤⑴中在5%浓度NaOH溶液、去离子水、丙酮、乙醇中各超声5_15分钟。
[0013]优选地，步骤⑵中氨基石墨烯的浓度为0.1-0.5mg/mlo LiClO4Z腈溶液的浓度为0.1Mo EDOT单体电解液的浓度为Ι-lOmM。第一次超声分散1_4小时，第二次超声分散半小时，通氮气15min。
[0014]优选地，步骤(3)中聚合电位范围为-0.1-1V，扫描速率为50mV/s，聚合3-10圈。
[0015]本发明的第三方面公开了上述pH检测电极的应用方法，pH检测电极用于磷酸盐缓冲液的PH检测，以氧化峰电流为检测信号，实现pH值在1-11范围内的检测。
[0016]本发明的有益效果是:与普通pH检测电极相比，基于石墨烯/PEDOT复合膜的pH检测电极体积更小、价格更低、检测更方便，在使用前后无需特殊处理。以氧化峰为检测信号时，沉积石墨烯/PEDOT的电极(pH 1-11)比纯PEDOT修饰电极(pH 3-11)的检测范围更大，检测灵敏度提高了约228%，石墨烯与PEDOT的复合显著改善了电极对溶液pH值得检测效果。
[0017]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0018]图1为本发明一个较佳实施例使用的氨基石墨烯分散后的TEM图；
[0019]图2为本发明一个较佳实施例在石墨烯/EDOT单体溶液中的聚合CV图；
[0020]图3为本发明一个较佳实施例的石墨烯/PEDOT复合膜在0.1M LiClO4Z腈溶液中的CV图；
[0021]图4为本发明一个较佳实施例的石墨烯/PEDOT复合膜在不同pH值磷酸盐缓冲液中的CV图；
[0022]图5为本发明一个较佳实施例的石墨烯/PEDOT复合膜与PEDOT膜氧化峰电流与PBS溶液pH值的关系图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0024]随着生命科学的发展，越来越多地要求进行活体pH值的测定，故沿用传统的玻璃电极就有一定的困难，而对PH敏感的导电高分子具有良好的生物相容性、易加工、廉价等优势，为PH传感器的微型化、低成本提供了有益的途径。本发明首先使用电化学循环伏安法在普通玻璃电极ITO表面制备了石墨烯/PEDOT复合膜，并将其用于磷酸盐缓冲液(PBS)的PH检测，以氧化峰电流为检测信号，实现了 pH 1-11范围内的高灵敏度检测，在开发生物、医疗领域的微型化PH检测电极方面具有很高的应用价值。
[0025]在本实施例中，制备pH检测电极的操作步骤如下:
[0026](I)电极的预处理:由ITO导电玻璃制成的玻璃电极分别在5% NaOH溶液、去离子水、丙酮、乙醇中各超声10分钟。在ITO玻璃上贴胶带使有效面积为I X 1cm2。此处有效面积