[发明专利]一种可抛弃性电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种可抛弃性电化学传感器及其制备方法和应用。传感器包括由内至外的电极、聚苯胺‑多壁碳纳米管层、金纳米粒子层，聚苯胺‑多壁碳纳米管层负载在电极的表面，金纳米粒子层负载在聚苯胺‑多壁碳纳米管层的表面，聚苯胺‑多壁碳纳米管为苯胺‑多壁碳纳米管聚合后的复合物。制备方法通过电化学聚合，得到聚苯胺‑多壁碳纳米管修饰的电极；然后通过电化学沉积的方法在聚苯胺‑多壁碳纳米管修饰的电极表面沉积金纳米粒子。检测水中的金属离子，可实现同时检测锌、铅、铜三种金属离子。灵敏度高，选择性好，可以实现重金属同时快速检测，对样品不需要复杂的预处理。

技术领域

本发明属于电化学传感器技术领域，具体涉及一种可抛弃性电化学传感器及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，随着工业、采矿业和农业的发展，大量金属矿产被开发利用，造成了严重的环境污染问题。重金属污染与其它有机物污染不同，重金属很容易通过地球食物链系统在动物和人类体内积累。这些元素的积累会对粘液组织、肠道、骨骼、中枢神经系统、肝脏、肾脏和生殖系统造成严重损害。长期接触有毒重金属元素也可能对人类和动物产生致癌作用，因此有毒离子的检测是环境保护以及疾病防治的重要问题。俥

传统的重金属检测技术主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法等。这些技术虽然准确度高、检测范围广，但存在成本高、耗时长、需要专业人员操作等缺点。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可抛弃性电化学传感器及其制备方法和应用。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种可抛弃性电化学传感器，包括由内至外的电极、聚苯胺-多壁碳纳米管层、金纳米粒子层，聚苯胺-多壁碳纳米管层负载在电极的表面，金纳米粒子层负载在聚苯胺-多壁碳纳米管层的表面，聚苯胺-多壁碳纳米管为苯胺-多壁碳纳米管聚合后的复合物。

以聚苯胺-多壁碳纳米管复合物和金纳米粒子为修饰材料沉积在丝网印刷电极表面，利用金纳米粒子的导电性、还原性；苯胺-多壁碳纳米管含氮官能团特异性吸附重金属离子。提高传感器表面重金属离子的富集能力和速度，进而提高检测效率。

在本发明的一些实施方式中，聚苯胺-多壁碳纳米管层的厚度为5-7μm。

在本发明的一些实施方式中，金纳米粒子层的厚度为50-56μm，金纳米的直径为50～150nm。

第二方面，上述可抛弃性电化学传感器的制备方法，具体步骤为：

通过电化学聚合的方法，使苯胺-多壁碳纳米管发生聚合，并沉积在电极的表面得到聚苯胺-多壁碳纳米管修饰的电极；

通过电化学沉积的方法在聚苯胺-多壁碳纳米管修饰的电极表面沉积金纳米粒子，得到聚苯胺-多壁碳纳米管和金纳米粒子同时修饰的电极，即可抛弃性电化学传感器。

在本发明的一些实施方式中，电化学聚合的方法为将苯胺-多壁碳纳米管与电极在草酸的溶液中进行电化学聚合。

可选的，电化学聚合的电势为-0.3～1.0V。可选的，循环伏安扫描的圈数为1-4圈；优选为2圈。在上述的聚合电势和扫描的圈数范围内，得到的聚苯胺-多壁碳纳米管层的厚度更为合适，有利于提高电化学传感器的检测灵敏度。

在本发明的一些实施方式中，电化学沉积的方法为：将聚苯胺-多壁碳纳米管修饰的电极放入氯金酸溶液中进行电沉积。