[发明专利]修饰电极检测对硝基苯酚的新型电极材料、制备方法及其对对硝基苯酚的检测

说明书

技术领域

本发明涉及一种对对硝基苯酚检测的新型电极材料及其制备和应用，具体说基于功能化单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物的制备方法和电化学应用，属于环保领域。

背景技术

自从1991年Ijima发现了一维管状碳单质，由于它具有很高的电导率和极好的载流性能，因而是用于化学和生物化学检测的理想材料。当用作电化学检测的电极材料时，它们显示出具有极大的增强电子转移的能力。碳纳米管修饰电极能降低底物的过电位，增大电流响应，降低检出限，在电催化研究方面显示了独特的优越性。

尽管目前硝基酚类化合物的检测方法有很多，如：色谱分析方法、高效液相色谱法、高效毛细管电泳法及气相色谱法，但大多数方法操作复杂、耗时耗资。电化学检测硝基酚类化合物因具有操作简单、反应迅速、灵敏度高且不需要处理样品，直接检测等优势而受到广泛关注。

由于单壁碳纳米管具有较高的长径比和大比表面积，使其非常有利于用作高密度固定探针分子的基质，这使得单壁碳纳米管成为理想的电极修饰材料。因此我们研究了单壁碳纳米管与氨基二茂铁通过重氮化反应制备的具有大π共轭体系的单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物，并用该复合物修饰的电极对对硝基苯酚进行电化学检测。由于其大π共轭体系有利于体系形成电荷转移的共振态，扩大π电子的流动范围，增强电化学反应中的电子转移速率。同时利用单壁碳纳米管对具有芳香性化合物的高吸附性能，用单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物修饰电极，实现对对硝基苯酚的高灵敏电化学检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于痕量对硝基苯酚苯酚快速检测的新型电化学材料。利用单壁碳纳米管的结构特点，与氨基二茂铁通过重氮化反应制备单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物，以其作为新型电极修饰材料。以单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物修饰电极，通过差分脉冲法检测痕量硝基酚类化合物，并对其进行定量。本发明所制备单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物对对硝基苯酚的电化学检测具有灵敏度高、检测限低、线性范围较广的特点，可用于实现对痕量硝基酚类化合物的检测。

本发明所制备用于检测痕量硝基酚类化合物的电极修饰材料是检测对硝基苯酚的单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物，单壁碳纳米管：氨基二茂铁的比例为1 : 0.1~2。

所述的单壁碳纳米管是指分子骨架由六边形晶格排列的碳原子组成，且经功能化而得到的含有含氧基团的一维管型材料。其长度为1~10 μM。

本发明提供检测痕量硝基酚类化合物的电极修饰材料的制备方法包括的步骤如下：

1）单壁碳纳米管的氧化反应：按剂量将单壁碳纳米管加入到浓硫酸：浓硝酸（3:1）混合溶液中超声分散（水浴超声60 W，6 h），于80 ℃油浴中搅拌回流4 h，水洗至pH为5，冻成干粉备用。

2）单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物的制备：在氩气保护下，按剂量将单壁碳纳米管的N,N-二甲基甲酰胺溶液与0.5 M HCl溶液、氨基二茂铁的N,N-二甲基甲酰胺溶液及亚硝酸钠在0 ℃下搅拌过夜。产物用N,N-二甲基甲酰胺洗三次后，分散于N,N-二甲基甲酰胺溶液中备用。

3）取步骤2的溶液6 μL滴于电极表面，自然干燥成膜，用来检测对硝基苯酚。

本发明所制备的基于单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物的电极修饰材料的显著优点是：能降低底物的过电位，增大电流响应，提高灵敏度、降低检测限、扩宽线性范围，并快速响应。可用作硝基酚类化合物传感器等的电极修饰材料。

附图说明

图1实施例1中合成的单壁碳纳米管（A）和单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物（B）的透射电镜图

图2实施例1中合成的单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物（A）、氨基二茂铁（B）和单壁碳纳米管（C）的红外光谱图。

图3实施例1中合成的单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物（A）、单壁碳纳米管（B）和氨基二茂铁复合物（C）的拉曼光谱图。

图4 实施例1中单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物（A）修饰电极、单壁碳纳米管（B）修饰电极和裸玻碳电极（C）对100 μM 对硝基苯酚检测的循环伏安曲线，扫描速度为0.05 V/s。

图5 实施例1中单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物修饰电极对不同浓度的对硝基苯酚检测的差分脉冲伏安曲线（A）及其校正曲线（B）。

图6实施例1中单壁碳纳米管-氨基二茂铁复合物修饰电极对不同浓度的对硝基苯酚的安培响应（A）及其校正曲线（B）。

具体实施方式