專利名稱：一種新型余氯檢測電極的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電極，具體地說涉及一種在基底電極表面修飾金納米粒子的制備方法。
背景技術(shù)：
使用氯制劑(氯胺，氯氣，次氯酸鹽等)對飲用水和工業(yè)冷卻水消毒殺菌是目前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的公認(rèn)技術(shù)。對于飲用水主要是為了殺滅傳染病菌，以保障人民健康；對于冷卻水主要是殺滅微生物菌類，以保證熱交換系統(tǒng)的良好工作狀態(tài)。余氯是指氯制劑加入到被處理水并與其中的還原性物質(zhì)作用后剩余的總氯量(活性氯、OCl-和有機氯，氯顯正價)。氯制劑的殺菌消毒效力只取決于此余氯濃度。城市衛(wèi)生防疫部門為了嚴(yán)格監(jiān)控水質(zhì)，對城市的一切水源，包括自來水、污水處理站、醫(yī)院排水等均要求進(jìn)行適時余氯濃度監(jiān)測。因此，余氯的即時在線測定十分必要。而對監(jiān)測儀器也提出了更高要求，不僅性能可靠，還要向自動、在線、連續(xù)、小型、便攜式方向發(fā)展。
余氯測定的傳統(tǒng)方法有滴定法(如亞砷酸滴定法等)、分光光度法(如DPD分光光度法等)，它們都屬于實驗室方法，準(zhǔn)確性好但費時費力，不適于適時在線檢測。采用余氯試紙檢測具有操作簡便，適時在線的特點，但準(zhǔn)確性較差。
基于電化學(xué)原理的余氯傳感器是比較理想的測定技術(shù)，能實現(xiàn)準(zhǔn)確、在線、連續(xù)、自動檢測。目前，已有商品上市，如美國Capital、德國Prominent等。該余氯傳感器探頭一般包括滲透膜和貴金屬電極的組合體系。貴金屬為金或鉑。
現(xiàn)基于納米粒子的獨特的電子、催化特性，選用納米金粒子修飾電極來提高測量余氯的響應(yīng)信號和穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種金納米粒子在基底電極表面的制備方法，得到的金納米粒子修飾電極對余氯電還原反應(yīng)有很好的催化性能。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的室溫條件下，將經(jīng)表面處理(拋光、清洗、磷酸中陽極化、沖洗)的基底電極浸入到含有氯金酸的高氯酸溶液中，采用三步階躍電位法，得到表面沉積有金納米粒子的修飾電極。所得的金納米粒子在基底電極表面排列緊密、有序，粒子直徑在50~150nm。
基底電極可以為玻碳電極、金電極、鉑電極或石墨電極。參比電極可以為飽和甘汞電極或銀/氯化銀電極。
本發(fā)明制備過程如下1.基底電極預(yù)處理每次實驗前，基底電極依次用6#金相砂紙、3μm、0.5μm、0.05μm氧化鋁粉末拋光，然后分別用無水乙醇、去離子水超聲清洗。然后，將電極浸入0.1M磷酸溶液中在-0.2~1.2V之間循環(huán)伏安掃描至曲線穩(wěn)定。電極用水沖洗。
2.經(jīng)拋光、清洗、活化的基底電極浸入到含1~5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的濃度為0.1~0.5M。采用三步階躍電位法極化電位一為-0.1~0.1V，極化時間為10~20s；極化電位二為-0.4~-0.2V，極化時間為30~60s；極化電位三為-0.1~0.1V，極化時間為30~60s。極化結(jié)束后，將電極取出，用水沖洗，紅外燈烘干，即得到穩(wěn)定的金納米粒子修飾電極。
使用該修飾電極為工作電極伏安法進(jìn)行余氯檢測發(fā)現(xiàn)，相對于使用金或鉑電極，余氯電還原反應(yīng)的峰電位正移，同時峰電流增大，說明該修飾電極對余氯電還原反應(yīng)有催化作用。實驗驗證，該修飾電極測試余氯在0.01~2ppm濃度范圍內(nèi)響應(yīng)電流與余氯濃度有良好線性關(guān)系，測試結(jié)果相對誤差在5％以內(nèi)。另外，該修飾電極對于二氧化氯、溶解氧的電還原反應(yīng)也有很好的催化性能。
具體實施例方式
本發(fā)明提供的實施例如下實施例1將新處理的基底電極(該電極經(jīng)拋光、清洗、活化(0.1Ml磷酸中陽極氧化，電位+1.2V))浸入到含有1mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的濃度為0.1M，采用三步階躍電位法極化處理一，0V，10s；二，-0.3V，60s；三，0V，30s。取出電極，用水沖洗，紅外燈烘干，即得到沉積有金納米粒子的修飾電極。
實施例2將新處理的基底電極(條件同實施例1)浸入到含有2mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的濃度為0.1M，采用三步階躍電位法極化處理一，0V，10s；二，-0.3V，30s；三，0V，60s。取出電極，用水沖洗，紅外燈烘干，即得到沉積有金納米粒子的修飾電極。
實施例3將新處理的基底電極(條件同實施例1)浸入到含有5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的濃度為0.1M，采用三步階躍電位法極化處理一，0.1V，10s；二，-0.2V，30s；三，0.1V，30s。取出電極，用水沖洗，紅外燈烘干，即得到沉積有金納米粒子的修飾電極。
權(quán)利要求
1.一種新型余氯檢測電極的制備方法，其主要步驟為(1)、基底電極預(yù)處理基底電極依次用6#金相砂紙、3μm、0.5μm、0.05μm氧化鋁粉末拋光，然后分別用無水乙醇、去離子水超聲清洗，將電極浸入0.1M磷酸溶液中在-0.2~1.2V之間循環(huán)伏安掃描至曲線穩(wěn)定，電極用水沖洗。(2)、將基底電極浸入到含1~5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的濃度為0.1~0.5M；采用三步階躍電位法極化電位一為-0.1~0.1V，極化時間為10~20s；極化電位二為-0.4~-0.2V，極化時間為30~60s；極化電位三為-0.1~0.1V，極化時間為30~60s；極化結(jié)束后，將電極取出，用水沖洗，烘干。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于該基底電極為玻碳電極、金電極、鉑電極或石墨電極。
全文摘要
一種新型余氯檢測電極的制備方法，基底電極可選用玻碳電極、金電極、鉑電極或石墨電極，對電極為鉑絲，飽和甘汞電極或銀/氯化銀電極為參比電極，室溫下，將經(jīng)表面預(yù)處理的基底電極浸入含1～5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的濃度為0.1M，采用三步階躍電位法得到穩(wěn)定的金納米粒子修飾電極。所得的金納米粒子在基底電極表面排列緊密、有序，粒子直徑在50～150nm。該修飾電極對余氯的電化學(xué)還原反應(yīng)有很好的催化性能，另外，該修飾電極對于二氧化氯、溶解氧的電還原反應(yīng)也有很好的催化性能。
文檔編號G01N27/30GK1715899SQ20041006953
公開日2006年1月4日 申請日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者鄧群山, 郭琦龍, 辜志俊 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所