[发明专利]一种用于过氧化氢检测的基于聚吡咯涂覆锰纳米线的电化学传感器制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于过氧化氢检测的电化学传感器的制备，尤其涉及一种基于聚吡咯涂覆锰纳米线的新型电极的制备。

背景技术：

导电高分子作为一种用于金属腐蚀保护的新型材料已经被研究。它们在各种不同的基底上在水溶液中很容易形成。这类化合物的有机分子结构中，沿着高分子骨架有一个延伸的共轭大π电子系统。近来的研究表明聚吡咯(PPy)涂层有很好的防腐蚀功能呢。优良的电子传导性和环境稳定性使得PPy成为一种应用最广泛的导电高分子。另外，金属氧化物/PPy核壳结构拥有比纯的基底材料更好的电子性能。近年的研究显示聚吡咯或聚苯胺和贵金属纳米颗粒的复合材料是一种可用于过氧化氢(H₂O₂)检测的优良的选择。此外，H₂O₂在环境和生物反应中起到很重要的中间作用，并且是氧还原反应的一种重要的副产物，对电化学设备比如燃料电池的运行有重要的影响。近来的研究表明，贵金属纳米颗粒除了能够影响纳米复合材料的催化活性外，它们的形貌和结构对传感器的催化活性也有重要的影响。因此，当纳米复合材料被用作H₂O₂检测时，高分子的形貌、纳米颗粒的形貌和类型的影响是非常有趣的。用于H₂O₂检测的可靠的、响应快速的、低价的方法对很多生物化学过程都是非常重要的。

一些方法，如滴定法、分光光谱法、荧光光谱法和化学荧光法已经被用来检测H₂O₂。高灵敏度、低价和高效的特点使得电化学的方法在用于H₂O₂检测的传感器发展领域引起了研究者很大的兴趣。另一方面，H₂O₂在很多电极上的氧化还原反应都需要很高的过电势并且电极动力学很低，这严重限制了这类电化学方法的应用。鉴于这些限制，氧化还原媒介已经被广泛应用。例如，纳米铋涂覆银的电极已经被用于H₂O₂电化学传感器的制备并在pH为7的磷酸缓冲液中进行了检测。二氧化锰(MnO₂)是最近报道的能被用作H₂O₂检测中间媒介的材料。MnO₂纳米颗粒高的表面积使其相对于MnO₂粉末具有一些特殊的反应活性。

发明内容：

本发明涉及用于过氧化氢检测的基于聚吡咯涂覆锰纳米线的电化学传感器制备方法。

一种用于过氧化氢检测的基于聚吡咯涂覆锰纳米线的电化学传感器制备方法，其步骤如下：

(1)PPy涂覆锰纳米线的制备：在一个反应容器中将0.1mol/L的Mn(CH₃COO)₂·2H₂O溶液加入到7mol/L的NaOH溶液中(体积比为1∶30)，而后在室温下以600～900rpm的速率搅拌。20～30min后往溶液中加入与混合溶液体积比为1∶60的吡咯单体，这时溶液从浅棕色变为深棕色。吡咯的聚合在30min内完成。然后将与吡咯单体等量的一水合肼加入到反应溶液中后升温到50℃并且保持此温度1～3h，最后反应混合物变成透明浅棕色表明反应结束。得到的反应化合物以5000～8000rpm的速率进行离心15～25min以从溶液中分离出Mn/PPy纳米线，然后再50℃真空干燥24h～48h。

(2)电极的制备：Mn/PPy纳米线分散到N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，(1∶1，w/v)并超声1.5～3h得到均匀的悬浮液。然后，取10μL悬浮液滴到抛光的玻璃碳电极(GCE)上并在室温下干燥。

本发明涉及的传感器中，Mn具有不同的氧化态并且Mn/PPy纳米线能够为H₂O₂的反应提高合适的面积，能够有效增加H₂O₂还原反应的反应速率，因此基于此修饰的玻璃碳电极(GCE)对H₂O₂的检测显示出增强的电流反应。电极对H2O2的检测具有宽的检测范围(5×10^-6mol/L～8×10^-3mol/L)，低的检测限(2.12×10^-6mol/L)，和高的灵敏度(0.476μA/mA)。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合实施对本发明作进一步详述。