專利名稱：一種新型余氯檢測電極的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種電極，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：
使用氯制劑(氯胺，氯氣，次氯酸鹽等)對飲用水和工業冷卻水消毒殺菌是目前國內外廣泛應用的公認技術。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，以保證熱交換系統的良好工作狀態。余氯是指氯制劑加入到被處理水并與其中的還原性物質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。城市衛生防疫部門為了嚴格監控水質，對城市的一切水源，包括自來水、污水處理站、醫院排水等均要求進行適時余氯濃度監測。因此，余氯的即時在線測定十分必要。而對監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、小型、便攜式方向發展。
余氯測定的傳統方法有滴定法(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，但準確性較差。
基于電化學原理的余氯傳感器是比較理想的測定技術，能實現準確、在線、連續、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信號和穩定性。
發明內容
本發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有很好的催化性能。
本發明的目的是這樣實現的室溫條件下，將經表面處理(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。
本發明制備過程如下1.基底電極預處理每次實驗前，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之間循環伏安掃描至曲線穩定。電極用水沖洗。
2.經拋光、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。極化結束后，將電極取出，用水沖洗，紅外燈烘干，即得到穩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行余氯檢測發現，相對于使用金或鉑電極，余氯電還原反應的峰電位正移，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濃度范圍內響應電流與余氯濃度有良好線性關系，測試結果相對誤差在5％以內。另外，該修飾電極對于二氧化氯、溶解氧的電還原反應也有很好的催化性能。
具體實施例方式
本發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之間循環伏安掃描至曲線穩定，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；極化結束后，將電極取出，用水沖洗，烘干。
2.如權利要求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，將經表面預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還原反應有很好的催化性能，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 優先權日2004年7月2日
發明者鄧群山, 郭琦龍, 辜志俊 申請人:中國科學院福建物質結構研究所