[发明专利]自支撑的三维纳米多孔结构的金线微电极的制备方法

说明书

一种自支撑的三维纳米多孔结构金线微电极的制备方法，其表面具有三维通孔结构的金纳米材料，经由电化学合金‑去合金方法在金线表面原位制备而成；将金线电极打磨、超声清洗后；将氯化锌溶解到苯甲醇中配制电解液加入电解池中，将预处理后的金线电极用作工作电极，锌片和锌线分别用作对电极和参比电极；在加热条件下，进行电化学循环伏安扫描，反应结束后取出金线电极，清洗、干燥，制得表面具有三维多孔纳米结构的金线微电极。本发明方法制备的金线微电极，制备过程简便可控，具有优异的三维多孔表面结构和超高的比表面积，且多孔结构与基底间结合强度高。

技术领域

本发明涉及一种自支撑的具有三维纳米多孔结构的金线微电极的制备方法，所述方法制备的金线微电极可广泛应用于环境监测和食品安全中重金属离子的分析检测。

背景技术

科技和工农业的飞速发展同时，也衍生了诸多环境污染问题。其中，水体重金属污染对生态环境和人类健康造成了威胁，饮用水安全也成为备受关注的重大民生问题。建立准确、快速的水体重金属监测分析方法，为其污染的评价与治理方案的制定提供重要的技术保障。相对传统的光质谱技术，阳极溶出伏安技术(Anodic Stripping Voltammetry，ASV)是一种电化学分析方法，具有操作简便、灵敏度高、成本可控且便于微型化等优点，被广泛用于重金属离子的分析。ASV技术用于重金属离子检测，其分析性能主要取决于所采用的传感材料。

贵金属纳米材料，如纳米金材料，因其超高的比表面积、优良的电子传导和优异的催化性能，广泛用于重金属离子传感电极的制备。传统的制备方法，如先通过化学还原方法，制备出形貌各异的金纳米材料，随后通过滴加的方法将所得到的胶体材料分散到电极表面。虽然操作简便，但这种非原位的制备方法导致纳米与电极之间的结合强度低，材料在使用过程中极易剥落，从而降低了测试结果的稳定性。此外，纳米材料由于表面能较高，导致其易团聚，进而造成其有效比表面积的下降和吸附位点的减少，不利于电信号的捕获和检测性能的提高。

相对上述传统的制备方法，电化学沉积方法可在各种含有贵金属前驱体的溶液中，通过电还原过程，将贵金属纳米材料一步还原到基底电极表面，从而有效解决了非原位滴加方法中材料与基底电极结合差的问题。但是，电化学沉积方法中，无法获得具有超高比表面积的三维多孔纳米结构。通常，获得此类结构，需额外引入各类有机或无机模板。这些模板的引入，不仅增加了制备难度，同时提高了材料的使用成本。

针对上述这些问题，如何进行原位三维多孔结构的贵金属修饰电极的可控制备，是提高贵金属纳米材料在重金属离子检测中灵敏度和稳定性的关键所在。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自支撑的具有三维纳米多孔结构的金线微电极的制备方法，克服现有制备方法中存在的传感电极中传感材料与基底电极之间结合力差的技术问题，同时，在没有任何模板参与的条件下，实现超高比表面积的自支撑的纳米三维多孔结构的制备，提高材料的传感检测性能。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种自支撑的三维纳米多孔结构的金线微电极的制备方法，其特征在于：所述的金线微电极包括金线电极，其表面具有三维纳米多孔结构，由三维贯通结构的金纳米材料构成；所述金线微电极是以金线自身为模板，经由电化学合金-去合金方法刻蚀而成；

所述方法包括以下步骤：

1)将金线电极表面进行预处理；

2)将氯化锌超声分散到苯甲醇中，配制成电解液，其浓度为1.0-2.0mol/L；

3)将步骤1)预处理后的金线电极，放入含有步骤2)的电解液的电解池中，用作工作电极；同时在电解池中分别插入对电极和参比电极；

4)将各电极对应连接到电化学工作站上，设置循环伏安操作参数后进行电化学反应，其中，扫描电位区间：-0.72-1.88V，扫描速率：10mV/s,循环次数：20-50次；反应温度：100-180℃；