[发明专利]一种电化学检测用石墨烯印刷纸电极及其制备方法

权利要求书

1.一种电化学检测用石墨烯印刷纸电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）三维多孔石墨烯组装体的制备：将氧化石墨烯分散到去离子水中形成浓度为80mg/ml的氧化石墨烯分散液，然后加入多巴胺和亲水型咪唑离子液体1-丁基3-甲基咪唑四氟硼酸盐进行水热反应，所述氧化石墨烯、多巴胺、1-丁基3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为1.5-2.5:1:4-6；所述水热反应为85-95℃恒温反应5-7小时；水热反应得到具有三维多孔结构的石墨烯水凝胶，然后冷冻干燥即得石墨烯气凝胶；

（2）将步骤（1）得到的石墨烯气凝胶分散到水溶液中制备石墨烯功能浆料，同时配置导电碳浆和导电银浆，然后通过印刷法制备组装的三电极体系的石墨烯试纸电极，其中石墨烯纸电极为工作电极，印刷碳为对电极，印刷银/氯化银为参比电极。

2.根据权利要求1所述的电化学检测用石墨烯印刷纸电极的制备方法的制备方法，其特征在于：

所述步骤（1）中氧化石墨烯分散液浓度为80mg/ml；

所述步骤（1）中氧化石墨烯、多巴胺、1-丁基3-甲基咪唑四氟硼酸盐的质量比为2:1:5；

所述步骤（1）中水热反应为90℃恒温反应6小时。

3.根据权利要求1所述的电化学检测用石墨烯印刷纸电极的制备方法的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的氧化石墨烯通过以下步骤制备得到：

低温阶段：首先将230毫升质量分数为98%的浓硫酸，冷却至0℃；然后在快速搅拌的情况下加入10克天然石墨粉和5克硝酸钠的混合物；随后缓慢地加入30克高锰酸钾，控制温度在10~15℃范围内反应2小时；

中温阶段：将反应液温度控制在32-38℃的范围内，继续在搅拌的情况下反应2小时；

高温阶段：向反应液中连续缓慢地加入460毫升去离子水，然后使温度上升至98℃，维持在此温度下反应30分钟；再用去离子水稀释到1400毫升；

然后向反应液中加入30毫升质量分数 5 %的H₂O₂，观察到颜色变成亮黄色，趁热过滤得到氧化石墨烯粗品；

然后将氧化石墨烯粗品用质量分数为5%的HCl水溶液冲洗，再用去离子水洗涤多次至滤液中没有SO4^2-离子；再向氧化石墨烯粗品中加入3200毫升去离子水得到氧化石墨烯溶液；

随后通过多次离心浓缩氧化石墨烯溶液；通过多次洗涤，将氧化石墨烯溶液的PH值洗至中性，最后通过离心、洗涤、真空干燥后得到固体氧化石墨烯。

4.根据权利要求1所述的电化学检测用石墨烯印刷纸电极的制备方法，其特征在于，所述印刷法步骤为：

（1）根据电化学检测用石墨烯印刷纸电极的电极形状制作网版；

（2）调整网版与基底至合适距离，将网版固定；

（3）将石墨烯功能浆料和导电碳浆、导电银浆放置在网版上，调节气压在基底上印制石墨烯层、碳层和银层；烘干并回收浆料，

（4）按照同样的方法在绝缘层区域印刷绝缘层，烘干；

（5）将制得的印刷电极在盐酸溶液中阳极氧化，将银层表面氧化为氯化银，制得银/氯化银参比电极。

5.根据权利要求4所述的电化学检测用石墨烯印刷纸电极的制备方法，其特征在于：

所述步骤（1）中网版的网目为200~250；

所述步骤（3）中烘干为110℃烘干15分钟；

所述步骤（3）中采用聚酯膜作为印刷基底；

所述步骤（3）中印制保持电极表面印刷平整和电极电阻批间差小于5%；

所述步骤（4）中烘干为175℃烘干10 分钟；

所述步骤（5）中盐酸溶液质量浓度为7%。