专利名称：一种新型余氯检测电极的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种电极，具体地说涉及一种在基底电极表面修饰金纳米粒子的制备方法。
背景技术：
使用氯制剂(氯胺，氯气，次氯酸盐等)对饮用水和工业冷却水消毒杀菌是目前国内外广泛应用的公认技术。对于饮用水主要是为了杀灭传染病菌，以保障人民健康；对于冷却水主要是杀灭微生物菌类，以保证热交换系统的良好工作状态。余氯是指氯制剂加入到被处理水并与其中的还原性物质作用后剩余的总氯量(活性氯、OCl-和有机氯，氯显正价)。氯制剂的杀菌消毒效力只取决于此余氯浓度。城市卫生防疫部门为了严格监控水质，对城市的一切水源，包括自来水、污水处理站、医院排水等均要求进行适时余氯浓度监测。因此，余氯的即时在线测定十分必要。而对监测仪器也提出了更高要求，不仅性能可靠，还要向自动、在线、连续、小型、便携式方向发展。
余氯测定的传统方法有滴定法(如亚砷酸滴定法等)、分光光度法(如DPD分光光度法等)，它们都属于实验室方法，准确性好但费时费力，不适于适时在线检测。采用余氯试纸检测具有操作简便，适时在线的特点，但准确性较差。
基于电化学原理的余氯传感器是比较理想的测定技术，能实现准确、在线、连续、自动检测。目前，已有商品上市，如美国Capital、德国Prominent等。该余氯传感器探头一般包括渗透膜和贵金属电极的组合体系。贵金属为金或铂。
现基于纳米粒子的独特的电子、催化特性，选用纳米金粒子修饰电极来提高测量余氯的响应信号和稳定性。
发明内容
本发明的目的是提供一种金纳米粒子在基底电极表面的制备方法，得到的金纳米粒子修饰电极对余氯电还原反应有很好的催化性能。
本发明的目的是这样实现的室温条件下，将经表面处理(抛光、清洗、磷酸中阳极化、冲洗)的基底电极浸入到含有氯金酸的高氯酸溶液中，采用三步阶跃电位法，得到表面沉积有金纳米粒子的修饰电极。所得的金纳米粒子在基底电极表面排列紧密、有序，粒子直径在50~150nm。
基底电极可以为玻碳电极、金电极、铂电极或石墨电极。参比电极可以为饱和甘汞电极或银/氯化银电极。
本发明制备过程如下1.基底电极预处理每次实验前，基底电极依次用6#金相砂纸、3μm、0.5μm、0.05μm氧化铝粉末抛光，然后分别用无水乙醇、去离子水超声清洗。然后，将电极浸入0.1M磷酸溶液中在-0.2~1.2V之间循环伏安扫描至曲线稳定。电极用水冲洗。
2.经抛光、清洗、活化的基底电极浸入到含1~5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的浓度为0.1~0.5M。采用三步阶跃电位法极化电位一为-0.1~0.1V，极化时间为10~20s；极化电位二为-0.4~-0.2V，极化时间为30~60s；极化电位三为-0.1~0.1V，极化时间为30~60s。极化结束后，将电极取出，用水冲洗，红外灯烘干，即得到稳定的金纳米粒子修饰电极。
使用该修饰电极为工作电极伏安法进行余氯检测发现，相对于使用金或铂电极，余氯电还原反应的峰电位正移，同时峰电流增大，说明该修饰电极对余氯电还原反应有催化作用。实验验证，该修饰电极测试余氯在0.01~2ppm浓度范围内响应电流与余氯浓度有良好线性关系，测试结果相对误差在5％以内。另外，该修饰电极对于二氧化氯、溶解氧的电还原反应也有很好的催化性能。
具体实施例方式
本发明提供的实施例如下实施例1将新处理的基底电极(该电极经抛光、清洗、活化(0.1Ml磷酸中阳极氧化，电位+1.2V))浸入到含有1mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的浓度为0.1M，采用三步阶跃电位法极化处理一，0V，10s；二，-0.3V，60s；三，0V，30s。取出电极，用水冲洗，红外灯烘干，即得到沉积有金纳米粒子的修饰电极。
实施例2将新处理的基底电极(条件同实施例1)浸入到含有2mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的浓度为0.1M，采用三步阶跃电位法极化处理一，0V，10s；二，-0.3V，30s；三，0V，60s。取出电极，用水冲洗，红外灯烘干，即得到沉积有金纳米粒子的修饰电极。
实施例3将新处理的基底电极(条件同实施例1)浸入到含有5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的浓度为0.1M，采用三步阶跃电位法极化处理一，0.1V，10s；二，-0.2V，30s；三，0.1V，30s。取出电极，用水冲洗，红外灯烘干，即得到沉积有金纳米粒子的修饰电极。
权利要求
1.一种新型余氯检测电极的制备方法，其主要步骤为(1)、基底电极预处理基底电极依次用6#金相砂纸、3μm、0.5μm、0.05μm氧化铝粉末抛光，然后分别用无水乙醇、去离子水超声清洗，将电极浸入0.1M磷酸溶液中在-0.2~1.2V之间循环伏安扫描至曲线稳定，电极用水冲洗。(2)、将基底电极浸入到含1~5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的浓度为0.1~0.5M；采用三步阶跃电位法极化电位一为-0.1~0.1V，极化时间为10~20s；极化电位二为-0.4~-0.2V，极化时间为30~60s；极化电位三为-0.1~0.1V，极化时间为30~60s；极化结束后，将电极取出，用水冲洗，烘干。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于该基底电极为玻碳电极、金电极、铂电极或石墨电极。
全文摘要
一种新型余氯检测电极的制备方法，基底电极可选用玻碳电极、金电极、铂电极或石墨电极，对电极为铂丝，饱和甘汞电极或银/氯化银电极为参比电极，室温下，将经表面预处理的基底电极浸入含1～5mM氯金酸的高氯酸溶液中，高氯酸的浓度为0.1M，采用三步阶跃电位法得到稳定的金纳米粒子修饰电极。所得的金纳米粒子在基底电极表面排列紧密、有序，粒子直径在50～150nm。该修饰电极对余氯的电化学还原反应有很好的催化性能，另外，该修饰电极对于二氧化氯、溶解氧的电还原反应也有很好的催化性能。
文档编号G01N27/30GK1715899SQ20041006953
公开日2006年1月4日 申请日期2004年7月2日 优先权日2004年7月2日
发明者邓群山, 郭琦龙, 辜志俊 申请人:中国科学院福建物质结构研究所