一種電極修飾材料複合物ImCoPc/RGO的製備方法和應用與流程
2023-06-05 02:26:36
本發明屬於電極修飾材料製備領域，尤其涉及一種電極修飾材料複合物imcopc/rgo的製備方法和應用。
背景技術：
石墨烯及其複合材料具有優越的光學、電學、力學及電化學特性，在光、電催化領域被廣泛研究。鈷酞菁的中心金屬鈷具有多種可變化合價，在催化多巴胺、亞硝酸鹽、硫醇、抗壞血酸等氧化反應中呈現出較高的催化活性。多巴胺含量測定在生理功能研究，臨床應用及食品安全方面具有重要意義。因此本發明將鈷酞菁化合物與石墨烯複合，作為新型電極修飾材料用於多巴胺快速檢測，具有重要的實際意義。
技術實現要素：
本發明目的是提供一種電極修飾材料複合物imcopc/rgo的製備方法和應用
本發明採用的技術方案為：
一種電極修飾材料複合物imcopc/rgo，具有如下的結構式：
一種所述電極修飾材料複合物imcopc/rgo的製備方法，包括如下步驟：
1)氧化石墨烯go水分散液的配製：取go分散在水中，超聲，離心，得到go水分散液；
2)酞菁imcopc水溶液的配製：取imcopc溶於水中，配製imcopc水溶液；
3)複合物imcopc/rgo的製備：將imcopc水溶液與go水分散液混合攪拌，加入水合肼，於90℃下反應1h，反應液離心，固體用水洗滌至中性，同時紫外-可見吸收光譜uv-vis檢測洗滌液中無游離酞菁後真空乾燥，得到目標產物固體記作複合物imcopc/rgo。
所述的製備方法，步驟1)配製的go水分散液的濃度為20mg/ml。
所述的製備方法，步驟2)配製的imcopc水溶液的濃度為2.5×10-3mol/l。
所述的製備方法，步驟3)中imcopc水溶液與go水分散液按體積比為2:1的比例混合。
所述的製備方法，步驟3)中水合肼的用量為5滴。
所述的製備方法，步驟3)中反應液離心的條件為12000rpm、10min。
一種所述電極修飾材料複合物imcopc/rgo在電催化選擇性檢測多巴胺上的應用。
所述的應用，具體為：
選用直徑為3mm的玻碳電極，在使用之前用直徑分別為0.3μm、0.05μm的al2o3粉末在拋光布上對其進行拋光，蒸餾水衝洗，然後依次用無水乙醇、去離子水超聲清洗1min，最後用超純水衝洗，高純氮氣吹乾備用。
將5mg複合物imcopc/rgo超聲分散於1ml水中，得到imcopc/rgo水分散液(5mg/ml)。取2.5μl分散液滴塗到經處理的玻碳電極表面，然後用一個乾淨、乾燥的燒杯罩住電極，室溫下乾燥。12h後，在電極表面形成一層imcopc/rgo薄膜，即得到了複合物修飾電極。
採用三電極體系，以pt絲電極作為對電極，飽和甘汞電極為參比電極，複合物修飾電極為工作電極。電化學實驗均在0.05mph＝7.0的磷酸緩衝溶液中進行。10ml樣品池中加入5mlpbs緩衝溶液和一定量的da及aa樣品，室溫下通入氮氣除氧，然後採用差分脈衝伏安法(dpv)進行測試。
本發明具有以下有益效果：
本發明將咪唑陽離子型imcopc的水溶液與氧化石墨烯水分散液混合，常溫下攪拌30min，然後加入水合肼，90℃反應1h，離心、洗滌、乾燥，得到目標產物。利用本發明所製備的複合物imcopc/rgo修飾的電極在高濃度抗壞血酸(aa)存在下，可以實現選擇性檢測多巴胺(da)，檢出限僅為9.42μm，靈敏度為1.17μa·μm-1·cm-2。
本發明製備的複合物imcopc/rgo可作為玻碳電極修飾材料，所製備的電極具有良好的電催化活性，可用於選擇性檢測多巴胺，靈敏度高，檢測限低。
附圖說明
圖1為發明一種電極修飾材料複合物imcopc/rgo的結構式。
圖2為實施例1～3製備的複合物imcopc/rgo-1、imcopc/rgo-2、imcopc/rgo-3及化合物imcopc的紫外-可見吸收光譜圖(複合物濃度均為10mg/ml)。
圖3為實施例2製備的複合物imcopc/rgo修飾玻碳電極在氮氣氛圍下含1mmaa和不同濃度da的pbs溶液(0.05m，ph＝7)中的dpv響應圖(掃速50mvs-1，da濃度從10μm到800μm)。
具體實施方式
一種電極修飾材料複合物imcopc/rgo，具有如下的結構式：
其製備方法如下：
1)氧化石墨烯(go)水分散液的配製
將0.2ggo加入到10ml蒸餾水中，超聲1h，離心(12000rpm，5min)，得到濃度約為20mg/ml的go水分散液。
2)酞菁(imcopc)水溶液的配製
稱取838mgimcopc溶於250ml蒸餾水中，配製濃度為2.5×10-3mol/l的imcopc水溶液。
3)複合物imcopc/rgo的製備
取20ml酞菁水溶液(2.5×10-3mol/l)與10mlgo水分散液混合(20mg/ml)，攪拌30min後，再向其加入幾滴水合肼，繼續在90℃下反應1h，將反應液離心(12000rpm，10min)，固體用水反覆洗滌至中性，且紫外-可見吸收光譜(uv-vis)檢測洗滌液無游離酞菁後，真空乾燥，得到的固體記作複合物imcopc/rgo。
實施例1複合物imcopc/rgo
製備方法為：
1)go水分散液的配製
稱取0.2g的go分散在10ml蒸餾水中，超聲1h，離心(12000rpm，5min)，得到氧化石墨烯濃度約為20mg/ml水分散液。
2)imcopc水溶液的配製
稱取838mgimcopc溶於250ml蒸餾水中，配製濃度為2.5×10-3mol/limcopc水溶液。
3)複合物imcopc/rgo的製備
取10ml的go水分散液(20mg/ml)，加入幾滴水合肼，90℃下反應1h，然後向其中加入20ml的imcopc水溶液(2.5×10-3mol/l)，超聲複合。將得到的產物離心(12000rpm，10min)，固體用蒸餾水反覆洗滌至中性，且uv-vis檢測洗滌液無游離酞菁，真空乾燥，得到的複合物記作為imcopc/rgo-1。
實施例2複合物imcopc/rgo
製備方法為：
步驟1)同實施例1。
步驟2)同實施例1。
3)取20mlimcopc水溶液(2.5×10-3mol/l)與10mlgo水分散液(20mg/ml)混合，攪拌30min後再向其中加入幾滴水合肼，90℃下繼續反應1h。反應液離心(12000rpm)10min，固體用蒸餾水反覆洗滌至中性，且uv-vis檢測洗滌液無游離酞菁，真空乾燥，得到的複合物標記為imcopc/rgo-2。
實施例3複合物imcopc/rgo
步驟1)同實施例1。
步驟2)同實施例1。
3)取20mlimcopc水溶液(2.5×10-3mol/l)與10mlgo水分散液(20mg/ml)混合，攪拌30min後再向其中加入幾滴水合肼，90℃下繼續反應5h。反應液離心(12000rpm，10min)，固體用蒸餾水反覆洗滌至中性，且uv-vis檢測洗滌液無游離酞菁，真空乾燥，得到的複合物標記為imcopc/rgo-3。
結果分析
複合物imcopc/rgo製備實例1中採用的是先還原、再吸附的方法，而實例2和3中都是先吸附、後還原，實例2和3隻是還原時間不同。如圖2紫外-可見吸收光譜顯示，三個實例中得到的複合物imcopc/rgo均呈現出酞菁的特徵吸收峰，而且酞菁分子固載到石墨烯片層表面後，其最大吸收峰均發生了約40nm的紅移，說明三種試驗條件下均可獲得該種複合物imcopc/rgo。但複合物imcopc/rgo-1中酞菁的固載量明顯少於實例2和實例3方法，推測是由於go先被還原為rgo導致片層間範德華力增強發生團聚現象而使其分散性變差，從而不能很好地吸附imcopc分子，由此說明先吸附、後還原更有利於得到酞菁固載量大的複合物。而由於複合物imcopc/rgo-2和imcopc/rgo-3中酞菁含量相差不大，說明還原時間對酞菁固載量的影響並不大。
應用例
超聲條件下，將實施例2製備複合物imcopc/rgo-2分散在水中，得到複合物imcopc/rgo水分散液(10mg/ml)，取10μl複合物imcopc/rgo水分散液滴塗到乾淨的玻碳電極表面，自然晾乾，然後用於檢測多巴胺da和抗壞血酸aa混合液。
圖3為imcopc/rgo修飾玻碳電極在氮氣氛圍下含1mmaa和不同濃度da的pbs溶液(0.05m，ph＝7)中的dpv響應圖。結果表明，該修飾電極對da顯示出優異的電催化活性，還原電位僅為0.18v。且當aa濃度為1mm時，da的線性響應範圍很寬，可以達到10μm到800μm，檢出限為9.42μm，靈敏度為1.17μa·μm-1·cm-2，說明imcopc/rgo修飾電極可以實現選擇性檢測多巴胺，且穩定性好、靈敏度高、檢測限低。