采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方法

專利名稱：采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方法
技術領域：
本發明涉及一種傳感器制備技術領域。特別涉及一種采用化學腐蝕的方法制 備亞硝酸鹽傳感器電極的方法。
背景技術：
亞硝酸鹽普遍存在于食物、環境和生物體內,在食品加工中也被廣泛用來作 為防腐劑添加進食品。然而，高于一定濃度的亞硝酸鹽進入人體后會對人體產生 一系列危害，一方面大劑量的亞硝酸鹽進入體內后會使血中低鐵血紅蛋白氧化成 高鐵血紅蛋白，失去運氧的功能，導致組織缺氧；另一方面部分亞硝酸鹽在特定條 件下，能轉化為致癌物質亞硝胺.所以食物中亞硝酸鹽的含量一直是國家重點檢 測的一個指標。目前亞硝酸鹽含量的測定方法主要有連續流動分析法、分光光度 法、螢光法、色譜法、電化學測定等，相比而言，電化學測定亞硝酸鹽的含量有 靈敏度高、快速、儀器設備簡單等優點。鉑、金等貴金屬具有很高的活性和和穩定性，已被制成電極廣泛應用到催化 領域，但是由于其價格太貴，人們正在試圖研究尋找過渡金屬氧化物作為催化劑 來代替這些貴金屬材料。氧化亞銅(CU20)是p型半導體材料,用途廣泛電子、催化 和防腐等領域。由于量子尺寸效應，納米級氧化亞銅具有特殊的光學,電學及光 電化學性質,在太陽能電池,傳感器,超導體等方面有著潛在的應用。因此研究有關 納米氧化亞銅的研究就成為當前的熱點之一。目前關于亞硝酸鹽傳感器的制備己有報導，2007年Electroanalysis刊登了牛津大學Richard G. C。mpt。n用銅的氧化物修飾碳粉做成電極研究了它對亞硝酸鹽的 檢測能力，繼而又刊登了Richard G. Compton的另一篇關于亞硝酸鹽傳感器的文章，主要采用的是二氧化錳修飾碳粉作為檢測電極。同年Journal of Electroanalytical Chemistry發表了Katsuaki Shimazu采用Sn/Pd修飾金電極做為亞硝酸鹽傳感器。這 些制備方法都是想試圖改善電極的表面積，提高檢測能力，然而制備過程復雜， 且催化劑復合膜都是人為加上的，電極結構和性能的穩定性都難以保證，成本高 且不適合批量生產。目前世界上還從未有過采用大氣腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感電極的相關報道。 發明內容為了解決現有技術存在的制備過程復雜、電極結構和性能不夠穩定、成本高 的不足，本發明提供了一種采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方 法，具有制備簡單，結構和性能穩定，成本低，且適于批量生產的優點。本發明的技術方案為，采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極。將金 屬電極暴露在含有污染氣體的環境中，一定時間后去掉外層腐蝕產物即得所要傳 感器的方法。本發明的制備方法包括如下具體步驟一種采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方法，將經過預處理的潔凈銅電極暴露在含有濃度均大于2mg/m3的N02和cr或so2和cr氣體的環境中，兩天至四周時間后，待電極表面出現綠色或藍綠色腐蝕產物后取出電極，去掉外層腐蝕產物即得所要的亞硝酸鹽傳感器電 極。所述潔凈銅電極的預處理方法為用360tt-1000tt的砂紙逐級打磨銅電極至光亮，蒸餾水清洗，丙酮除油后吹干。所述氣體的環境中含有的N02和cr或so2和cr的濃度為3mg/m、10mg/ni3。所述的暴露在氣體環境中的時間為兩周至四周。有益效果l.用本方法制備得到的亞硝酸鹽傳感器電極，由于催化劑納米級 氧化亞銅顆粒為直接生長在銅電極之上的，所以制備得到的電極結構和性能穩 定。2. 用本方法制備的電極表面是由氧化亞銅小顆粒組裝而成，氧化亞銅小顆粒 呈球狀、直徑在500nm左右、比表面積大，所以具有良好的催化效果。3. 本發明的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極，工藝簡單，成本低，適用于批量 生產。


圖1為本發明實施例所得到的亞硝酸鹽傳感器電極表面成分的拉曼光譜圖。 圖2為本發明實施例所得到的亞硝酸鹽傳感器電極表面的掃描電鏡照片，a 為放大下的電鏡照片，b為沒有放大的。圖3為本發明實施例所得到的亞硝酸鹽傳感器電極在含有0.5rnmo1亞硝酸 鹽的溶液中不同掃描速度(0.01-0. IV)的循環伏安曲線。
具體實施方式
下面的實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的范圍。 實施例11將金屬銅電極進行表面處理，使其光潔無腐蝕產物和污染物。先用360# 一1000#的砂紙逐級打磨至光亮，蒸餾水清洗，丙酮除油，吹干。2將處理后的電極放入載有S02和Cr的暴露氣氛箱中。其中S02的濃度為 3mg/m3， Cr的濃度為4mg/m3。3暴露4周時間后，待電極表面出現綠色或藍綠色腐蝕產物后取出電極。4將外層腐蝕產物層去掉，剩下暗紅色氧化亞銅目標產物。即為亞硝酸鹽傳 感器。電極表面氧化亞銅呈球狀，粒徑大約在500nm左右，比表面積大。實施例21將金屬銅電極進行表面處理，使其光潔無腐蝕產物和污染物。先用360# 一1000#逐級打磨至光亮，蒸餾水清洗，丙酮除油，吹干。2將處理后的電極放入載有S02和Cr的暴露氣氛箱中。其中S02的濃度為 10mg/m3， Cl—的濃度為5mg/m3。3暴露2周時間后，待電極表面出現綠色或藍綠色腐蝕產物后取出電極。4將外層腐蝕產物層去掉，剩下暗紅色氧化亞銅目標產物。即為亞硝酸鹽傳 感器。實施例31將金屬銅電極進行表面處理，使其光潔無腐蝕產物和污染物。先用360# _1000#逐級打磨至光亮，蒸餾水清洗，丙酮除油，吹干。2將處理后的電極放入載有N02和cr的暴露氣氛箱中。其中,2的濃度為40mg/m3， CT的濃度為15mg/m3。3暴露2天時間后，待電極表面出現綠色或藍綠色腐蝕產物后取出電極。4將外層腐蝕產物層去掉，剩下暗紅色氧化亞銅目標產物。即為亞硝酸鹽傳 感器。實施例4所得到亞硝酸鹽傳感器電極表面的成分的拉曼光譜圖如圖l，由圖l可見所制 備亞硝酸鹽傳感器電極表面的成分為氧化亞銅。所得到亞硝酸鹽傳感器電極表面 掃描電鏡照片如圖2，由圖2a可見所制備的亞硝酸鹽傳感器電極表面是由小顆粒 組裝而成，直徑在500nm左右。所得到亞硝酸鹽傳感器電極在含有0.5mmol亞硝 酸鹽的溶液中不同掃描速度(0.01-0.8V)的循環伏安曲線如圖3，由圖3可見所得 到亞硝酸鹽傳感器電極對亞硝酸鹽表現出很好的電催化性能。此傳感器系統在亞 硝酸濃度為0 3.6mmol/L范圍內與電流差值有良好的線性關系，電流差值變化范 圍是0 3.5pA，亞硝酸鹽的最低檢測濃度為0.01mmol/L。用0.5mmol/L的亞硝酸 鈉溶液測定時，25次實驗的標準偏差是0.001mmol/L，相對誤差±4%。測定亞硝 酸濃度的響應時間在10秒左右。同一濃度樣品，在半年內經400次以上重復測定， 傳感器的電流輸出幾乎不變。
權利要求
1.一種采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方法，其特征在于，將經過預處理的潔凈銅電極暴露在含有濃度均大于2mg/m3的NO2和Cl-或SO2和Cl-氣體的環境中，兩天至四周時間后，待電極表面出現綠色或藍綠色腐蝕產物后取出電極，去掉外層腐蝕產物即得所要的亞硝酸鹽傳感器電極。
2. 如權利要求]所述的采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方 法，其特征在于，所述潔凈銅電極的預處理方法為用360#-1000#的砂紙逐級打 磨銅電極至光亮，蒸餾水清洗，丙酮除油后吹干。
3. 如權利要求1所述的采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方法，其特征在于，所述氣體的環境中含有的N02和cr或so2和cr的濃度為3mg/m3-10mg/m3。
4. 如權利要求l所述的采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方 法，其特征在于，所述的暴露在氣體環境中的時間為兩周至四周。
全文摘要
本發明公開了一種采用化學腐蝕的方法制備亞硝酸鹽傳感器電極的方法，將經過預處理的潔凈銅電極暴露在含有濃度均大于2mg/m³的NO₂和Cl^-或SO₂和Cl^-氣體的環境中，兩天至四周時間后，待電極表面出現綠色或藍綠色腐蝕產物后取出電極，去掉外層腐蝕產物即得所要的亞硝酸鹽傳感器電極。具有制備簡單、結構性能穩定、成本低、適于工業化生產的特點。
文檔編號G01N27/30GK101403723SQ20081023505
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月7日 優先權日2008年11月7日
發明者霞 曹 申請人:江蘇科技大學