一种铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极的制备方法及应用

本技术实施例涉及电化学分析，特别是涉及一种铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极的制备方法及应用。

背景技术：

1、随着社会的不断发展和人类的不当处理，废水中氯离子浓度过高已成为当代世界最严重和最重大的资源环境问题之一，大量含氯离子废水排入环境中，对生物圈造成了严重的影响。含氯离子废水的来源主要是一些工业企业如纺织行业、食品行业、冶金行业、石油化工行业等。氯离子是废水中最为常见的一种阴离子，过高浓度的氯离子含量会造成饮水苦咸味、土壤盐碱化、管道腐蚀、植物生长困难，并危害人体健康，这些废水中所含有的大量氯离子如果不进行有效去除，排入水体，则会对人体健康、土壤、生态环境造成严重而持久的危害。氯离子起着各种生理学作用。许多细胞中都有氯离子通道，它主要负责控制静止期细胞的膜电位以及细胞体积。因此氯离子高对人体是有危害的。它主要表现在对上呼吸道粘膜的强烈刺激，从而引发肺和心脏功能急性衰竭。吸入高浓度的氯气，即可出现严重症状：呼吸困难、紫绀、心力衰竭，病人很快因呼吸中枢麻痹而致死，往往仅数分钟至1小时，称为“闪电样死亡”。由此，如何检测出较低浓度的氯离子已是当前急需解决的事情。常见的检测氯离子的方法有电子自旋共振法、分光光度法、化学发光法、色谱法、荧光法和电化学法等。相对而言，电化学仪器比较便宜，操作简单，易于实现实时监测，因此在定量分析氯离子方面具有优势。但是现有的检测技术能检测到的离子浓度最低检测线不够低，且检测费用较高，操作复杂。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供一种铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极的制备方法及应用，能够检测出更低检出限的氯离子浓度，可以有效克服上述现有技术所存在的缺陷。

2、本技术实施例第一方面提供一种铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、铁酸铋溶胶的制备：将铁源和铋源溶于有机溶剂中，并加入螯合剂，加热搅拌后冷却至室温，调节ph值至3.5-4，陈化后得到稳定铁酸铋溶胶；

4、s2、氧化氮化碳的制备：在冰浴条件下，将石墨相氮化碳溶于浓硫酸中，并依次加入高锰酸钾、超纯水和过氧化氢溶液，离心、洗涤、干燥后得到氧化氮化碳；

5、s3、铁酸铋/氧化氮化碳的制备：将氧化氮化碳溶于超纯水中，超声后磁力搅拌，同时加入铁酸铋溶胶，磁力搅拌后超声，得到铁酸铋/氧化氮化碳混合液；

6、s4、铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极的制备：将铁酸铋/氧化氮化碳混合液滴涂在玻碳电极上，在空气中干燥，得到铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极。

7、铁酸铋(bfo)是目前唯一室温条件下同时具有铁电性和铁磁性的铁电磁体，具有优异的电学、磁学和磁电性能。作为一种铁电半导体材料，bfo具有优异的铁电极化性能，还具有无铅、环境友好的优点。氧化氮化碳提供了许多含氧官能团，并增加了材料的比表面积，为氯离子的测定提供更多的活性位点。

8、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s1的过程为：

9、将计量分析纯硝酸铁(fe(no3)3·9h2o)和过量10％的分析纯硝酸铋(bi(no3)3·5h2o)溶于乙二醇中，并加入乙酰丙酮，加热搅拌3h后冷却至室温，滴加乙二胺调节溶液的ph值至3.5-4，得到化学计量比为1∶1、浓度为0.3mol/l的前驱体溶胶，将前驱体溶胶陈化5天后得到稳定铁酸铋溶胶。

10、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s2包括如下步骤：

11、s201、取一定量三聚氰胺于坩埚中以5℃/min的速度升温至550℃，煅烧3h，得到黄色的石墨相氮化碳；

12、s202、在冰浴条件下，将研磨好的石墨相氮化碳缓慢投放于浓硫酸中，搅拌2h，氮化碳逐渐变为白色；称取研磨好的高锰酸钾缓慢加入，再搅拌1h，得到混合物；将混合物缓慢加热到30-40℃，再缓慢加入超纯水，得到悬浊液；再加入5％过氧化氢溶液至悬浊液呈乳白色，将悬浊液离心后，用超纯水数次洗涤沉淀物至ph呈中性，将沉淀物置于常温环境下自然干燥24h，得到氧化氮化碳。

13、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s3的过程为：

14、取一定量氧化氮化碳于超纯水中超声1h，再磁力搅拌1h；在搅拌过程中少量多次加入一定量的铁酸铋，加入完毕后再进行磁力搅拌1h，最后溶液继续超声3h；得到摩尔比为1：1的铁酸铋/氧化氮化碳混合液。

15、在可以包括上述实施例的一些实施例中，步骤s4包括如下步骤：

16、s401、将玻碳电极依次用粒径1.0μm和0.5μm的al2o3粉打磨，每次打磨后用蒸馏水清洗，阴凉处自然晾干，备用；

17、s402、取摩尔比为1：1的铁酸铋/氧化氮化碳混合液滴涂在清洗后的玻碳电极上，在空气中干燥，得到铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极。

18、本技术实施例第二方面还提供如上述的制备方法制备得到的电极在电化学检测氯离子的应用。

19、在可以包括上述实施例的一些实施例中，电化学检测氯离子的步骤包括：

20、(1)采用pbs缓冲溶液配制不同浓度的氯离子水溶液；

21、(2)将铁酸铋/氧化氮化碳修饰玻碳电极为工作电极，铂电极为对电极，ag/agcl为参比电极构成三电极体系，将三电极体系置于氯离子水溶液中；

22、(3)采用微分脉冲伏安法对氯离子进行电化学检测，得到不同浓度氯离子对应的峰电流；

23、(4)以峰电流为纵坐标，浓度为横坐标作标准曲线；

24、(5)将三电极体系置于未知深度的氯离子水溶液中，得到未知浓度氯离子水溶液的微分脉冲伏安曲线和峰电流，根据标准曲线得出氯离子的浓度。

25、在可以包括上述实施例的一些实施例中，不同浓度的氯离子水溶液的浓度分别为：1×10-5mol/l，1×10-6mol/l，1×10-7mol/l，1×10-8mol/l，1×10-9mol/l。

26、在可以包括上述实施例的一些实施例中，微分脉冲伏安法的电化学参数为：扫描电位范围为-0.8-0v，扫描速度为-0.2mv/s。

27、需要说明的是，本技术进行的是负扫。循环伏安测试中，电压窗口一般有负到正方向设置，以标准电化学出峰为例，正扫出峰是体系中还原态物质在工作电极表面发生电化学氧化是的峰电位和峰电流。负扫峰是体系中氧化态物质在工作电极表面发生电化学还原是的峰电位和峰电流。

28、在可以包括上述实施例的一些实施例中，微分脉冲伏安法检测氯离子的检测限为1×10-14mol/l，线性范围为1×10-14-6×10-12mol/l。

29、本技术实施例与现有技术相比，具有如下有益效果：

30、1、本技术为检测出更低检出限的氯离子浓度方法，合成方法简单，成本低廉，可用于大规模工业化生产。

31、2、本技术使电极对较低氯离子浓度产生较明显的检测值，因其属于常压技术，去检测氯离子过程不发生化学反应，具有低能耗，耐受性好，无二次污染，导电性好，结构稳定，制备成本低，制备方法简单等优点，而成为一种有效的氯离子检测技术。