柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法技术

本发明专利技术公开了一种柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，具体包括以下步骤：柚子皮水凝胶的制备、洗涤、冷冻干燥、碳化、悬浮液CNANAs/DMF制备、电极处理、传感器制备，本发明专利技术制备电化学传感器制备工艺简单、易操作且成本低，实现了废弃生物质‑柚子皮的再利用，节省了人力物力，制备的电化学传感器用于检测过氧化氢时，电化学响应良好、灵敏度高，可以抵抗多种干扰因素的影响、稳定性良好。

Preparation of electrochemical sensor for detection of hydrogen peroxide by pomelo peel

The invention discloses a method for preparing an electrochemical sensor for hydrogen peroxide detection from pomelo peel, which includes the following steps: preparation of pomelo peel hydrogel, washing, freeze-drying, carbonization, preparation of suspension CNANAs/DMF, electrode treatment and sensor preparation. The preparation process of the electrochemical sensor is simple. It is easy to operate and has low cost. It realizes the reuse of waste biomass grapefruit peel and saves manpower and material resources. When the electrochemical sensor is used to detect hydrogen peroxide, it has good electrochemical response, high sensitivity, and can resist the influence of various interference factors and has good stability.

【技术实现步骤摘要】
柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法
本专利技术属于电化学传感
，特别是涉及一种柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法。
技术介绍
柚子作为中国和东南亚的典型水果之一，年生产量与消费量巨大，然而，柚子皮占了柚子总重量的44％-54％，却没有经济价值，大多数柚皮都在食用果肉后直接丢弃，造成了极大的浪费，对柚子皮进行处理也要耗费人力、物力；碳材料作为最受欢迎的电催化剂之一，具有成本低、电催化活性好以及电势窗宽等特点,被广泛用于工业以及电分析化学等领域；自上世纪富勒烯的发现以来，各种各样碳纳米材料被应用于电化学传感平台和生物传感器领域，如：碳黑、碳纳米管、高度有序介孔碳、碳纳米纤维、石墨烯；虽然这些碳基纳米材料良好的电化学活性已经得到证实，但其复杂的合成过程和较高的试剂成本限制了它们的大量制备及广泛应用。过氧化氢作为最重要的活性氧之一，在细胞代谢的过程中产生，并在信号传导和细胞增长过程中起到重要作用，所以维持H2O2浓度在正常水平下对于维持生理平衡具有重要意义；当H2O2的含量过高或者过低时，会导致一系列疾病，如帕金森综合症，心肌梗塞和癌症等，因此，准确地检测活细胞中H2O2的含量尤为必要；目前检测过氧化氢的方法有很多，其中电化学法凭借其灵敏度高，操作简单等特点，成为检测过氧化氢含量的最佳选择，电化学检测主要通过修饰电极降低过电位和增加电子转移速率，以此构建电化学传感器进行检测，但传统电化学传感器构建成本较高，过程较为繁琐，为检测带来诸多不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，该电化学传感器制备过程简单、成本低廉，对过氧化氢的电化学响应灵敏，且抗干扰性和稳定性好，此过程还解决了废弃生物质-柚子皮的处理问题，达到了废物再利用的可持续发展效果。本专利技术所采用的技术方案是，柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，包括以下步骤：步骤1：收集柚子皮，去除残余果肉，得到新鲜、蓬松的柚子皮，干燥过夜后，切成适当大小的块状，将其置于高压反应釜中，灌入去离子水封禁，180℃水热处理10小时，得到黑色的柚子皮水凝胶；步骤2：将柚子皮水凝胶浸入60℃的热水中，搅拌洗涤48小时，去除可溶性杂质，然后在室温下冷却；步骤3：冷却后的柚子皮水凝胶在压强为0.08Pa、温度为-48℃的条件下，真空冷冻干燥处理24小时，得到棕色柚子皮气凝胶；步骤4：将柚子皮气凝胶在氮气饱和条件下，800℃碳化12小时，得到碳气凝胶，即CNANAs；步骤5：将制得的碳气凝胶研磨成粉末，溶于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，超声处理2小时，得到CNANAs/DMF混合悬浮液；步骤6：用粒度为0.05μm的氧化铝抛光粉，抛光打磨玻碳电极，每次打磨前用二次蒸馏水冲洗干净，再依次置于硝酸溶液、无水乙醇和去离子水中分别进行5min超声波处理，得到清洗干净的镜面电极，最后用高纯氮气吹干，其中硝酸溶液是硝酸与蒸馏水按体积比1:1配制；步骤7：取CNANAs/DMF混合悬浮液，修饰于玻碳电极上构成工作电极CNANAs/GCE，与参比电极Ag/AgCl、对电极Pt丝、电解质组成电化学传感器。进一步的，步骤4中制备的碳气凝胶属于密堆积结构，其中介孔与大孔数量比为5：1，比表面积为446.39m2g-1。进一步的，步骤5中混合悬浮液CNANAs/DMF中碳气凝胶的浓度为10mgmL-1。进一步的，步骤7制备的电化学传感器的线性范围为5-1760μM，检出限为3.53μmolL-1，灵敏度为42.4μAmmolL-1cm-2。进一步的，步骤7制备的电化学传感器，在其线性范围内，电化学传感器的电流强度与过氧化氢浓度符合线性关系I＝0.0061+0.003c，其中I为电流强度，单位：μA，c为过氧化氢浓度，单位：mM。本专利技术的有益效果是：⑴使用的原料成本低廉、来源广泛，实现了废弃生物质再利用，达到了可持续发展的目的；⑵解决了废弃生物质-柚子皮的处理问题，节约了人力物力；⑶电化学传感器制备流程简单，方便控制；⑷电化学传感器用于检测过氧化氢时，灵敏度高、抗干扰性和稳定性好。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是柚子皮制备电化学传感器工作电极的流程图。图2是CNANAS的TEM图。图3是CNANAS的氮气吸附脱附曲线。图4是CNANAS的孔径分布曲线。图5A是工作电极CNANAS/GCE的循环伏安曲线。图5B是工作电极CNTS/GCE的循环伏安曲线。图5C是工作电极GCE的循环伏安曲线。图5D是工作电极CNANAS/GCE、CNTS/GCE和GCE对应的时间-电流曲线。图5E是工作电极CNANAS/GCE、CNTS/GCE和GCE对应的浓度-电流曲线。图5F是工作电极CNANAS/GCE在不同环境中检测H2O2的变化曲线。图5G是工作电极CNANAS/GCE和碳纳米管在不同时间检测H2O2的变化曲线。图6是工作电极CNANAS/GCE、CNTS/GCE和GCE对应的循环伏安图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，制备流程如图1所示，包括以下步骤：步骤1：收集柚子皮，去除残余果肉，得到新鲜、蓬松的柚子皮，干燥过夜后，切成适当大小的块状，将其置于高压反应釜中，灌入去离子水封禁，180℃水热处理10小时，得到黑色的柚子皮水凝胶；步骤2：将柚子皮水凝胶浸入60℃的热水中，搅拌洗涤48小时，去除可溶性杂质，然后在室温下冷却；步骤3：冷却后的柚子皮水凝胶在压强为0.08Pa、温度为-48℃的条件下，真空冷冻干燥处理24小时，得到棕色柚子皮气凝胶；步骤4：将柚子皮气凝胶在氮气饱和条件下，800℃碳化12小时，得到碳气凝胶，即CNANAs；步骤5：将制得的碳气凝胶研磨成粉末，溶于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，超声处理2小时，得到CNANAs/DMF混合悬浮液；步骤6：用粒度为0.05μm的氧化铝抛光粉抛光打磨玻碳电极GCE，每次打磨前用二次蒸馏水冲洗干净，再依次置于硝酸溶液、无水乙醇和去离子水中分别进行5min超声波处理，得到清洗干净的镜面电极，最后用高纯氮气吹干，其中硝酸溶液是硝酸与蒸馏水按体积比1:1配制；步骤7：取CNANAs/DMF混合悬浮液，修饰于玻碳电极上构成工作电极CNANAs/GCE，与参比电极Ag/AgCl、对电极Pt丝、电解质为0.1M，pH＝7.0的磷酸缓冲盐溶液组成电化学传感器。柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，步骤4中制备的碳气凝胶属于密堆积结构，是含有大量的介孔和大孔的纳米级材料，其中介孔与大孔数量比为5：1，比表面积为446.39m2g-1；碳气凝胶中介孔含量较多、比表面积大、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：收集柚子皮，去除残余果肉，得到新鲜、蓬松的柚子皮，干燥过夜后，切成适当大小的块状，将其置于高压反应釜中，灌入去离子水封禁，180℃水热处理10小时，得到黑色的柚子皮水凝胶；步骤2：将柚子皮水凝胶浸入60℃的热水中，搅拌洗涤48小时，去除可溶性杂质，然后在室温下冷却；步骤3：冷却后的柚子皮水凝胶在压强为0.08Pa、温度为‑48℃的条件下，真空冷冻干燥处理24小时，得到棕色柚子皮气凝胶；步骤4：将柚子皮气凝胶在氮气饱和条件下，800℃碳化12小时，得到碳气凝胶，即CNANAs；步骤5：将制得的碳气凝胶研磨成粉末，溶于N，N‑二甲基甲酰胺溶液中，超声处理2小时，得到CNANAs/DMF混合悬浮液；步骤6：用0.05μm的氧化铝抛光粉抛光打磨玻碳电极，每次打磨前用二次蒸馏水冲洗干净，再依次置于硝酸溶液、无水乙醇和去离子水中分别进行5min超声波处理，得到清洗干净的镜面电极，最后用高纯氮气吹干，其中硝酸溶液是硝酸与蒸馏水按体积比1:1配制；步骤7：取CNANAs/DMF混合悬浮液，修饰于玻碳电极上构成工作电极CNANAs/GCE，与参比电极Ag/AgCl、对电极Pt丝、电解质组成电化学传感器。...

【技术特征摘要】
1.柚子皮制备用于过氧化氢检测的电化学传感器的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：收集柚子皮，去除残余果肉，得到新鲜、蓬松的柚子皮，干燥过夜后，切成适当大小的块状，将其置于高压反应釜中，灌入去离子水封禁，180℃水热处理10小时，得到黑色的柚子皮水凝胶；步骤2：将柚子皮水凝胶浸入60℃的热水中，搅拌洗涤48小时，去除可溶性杂质，然后在室温下冷却；步骤3：冷却后的柚子皮水凝胶在压强为0.08Pa、温度为-48℃的条件下，真空冷冻干燥处理24小时，得到棕色柚子皮气凝胶；步骤4：将柚子皮气凝胶在氮气饱和条件下，800℃碳化12小时，得到碳气凝胶，即CNANAs；步骤5：将制得的碳气凝胶研磨成粉末，溶于N，N-二甲基甲酰胺溶液中，超声处理2小时，得到CNANAs/DMF混合悬浮液；步骤6：用0.05μm的氧化铝抛光粉抛光打磨玻碳电极，每次打磨前用二次蒸馏水冲洗干净，再依次置于硝酸溶液、无水乙醇和去离子水中分别进行5min超声波处理，得到清洗干净的镜面电极，最后用高纯氮气吹干，其中硝酸溶液是硝酸与蒸馏水按体积比1:1配制；步骤7：取CNANAs/DMF混...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明，沙天泽，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22