本发明专利技术提供了一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极及其在化学传感中的应用。具体通过在过氧化氢和氢氧化钾混合溶液中去合金制备纳米多孔金，并在此基础上负载四氧化钴活性催化材料，制备了多孔金基分子检测电极，并将工作电极、参比电极与对电极共面化，实现了电极间距为1μm的微型化设计，大大降低了溶液电阻，提高了检测的响应性。同时，由于纳米多孔金与钴氧化物之间协同效应的存在，使Co3O4@NPG/Au复合电极对对乙酰氨基酚显示出超高的灵敏度(0.28μA/μM)以及超低检出限(0.05μM)，检测线性范围为5μM～600μM，同时具有良好的抗干扰性、优异的再现性和稳定性，为高可靠性的微型传感器的设计与应用提供了新思路。靠性的微型传感器的设计与应用提供了新思路。靠性的微型传感器的设计与应用提供了新思路。
【技术实现步骤摘要】
一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极及其在化学传感中的应用
[0001]本专利技术属于对乙酰氨基酚的电化学检测领域，涉及一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极及其在化学传感中的应用。
技术介绍
[0002]对乙酰氨基酚已在全世界范围内广泛用作药物，用于缓解发烧、头痛和其他轻微疼痛，此外，对乙酰氨基酚在骨关节炎和卵巢癌治疗中也有广泛的应用。常规剂量的对乙酰氨基酚很少发生不良反应，偶有引起恶心，呕吐，出汗，腹痛，皮肤苍白等情况。过量的对乙酰氨基酚会引起肝损害和昏迷甚至死亡。对乙酰氨基酚在人体中的含量对健康至关重要，因为它们与退化性疾病(例如阿尔茨海默氏病和帕金森氏病)的诊断和监测有关。例如在帕金森氏病的晚期，可能需要开具包括对乙酰氨基酚片在内的止痛药。由于对乙酰氨基酚与多巴胺等一些分析物的结构具有相似性，导致其检测电位会发生重叠，因此，开发检测对乙酰氨基酚而无明显干扰的传感电极是需要亟待解决的重要问题。
[0003]时至今日，电化学传感器已经经历了由追求高灵敏度到高集成化便携检测的发展。虽然分析物电化学传感器经历了演变发展，但是它们都摆脱不了难制备、难应用、稳定性及可重复性差的缺点。同时所设计的电化学传感器因其复杂的制备工艺，从而无法整合到微芯片的集成化传感器上。基于以上因素，微集成化电化学传感器得到了极大的关注。
[0004]电化学传感器的检测性能很大程度上取决于其电极活性材料，已有许多学者利用具有催化活性的纳米材料，研发了用于环境污染物检测的电化学传感器。如纳米分子聚合物、石墨烯和半导体纳米材料。在众多的纳米材料中，金属纳米材料拥有优异的导电性和催化活性，特别是纳米多孔金属。纳米多孔金属本身具有自支撑的结构，容易负载在宏观尺度的电极上，更具推广和应用价值。其中，纳米多孔金作为第二代多孔金属，不仅具备普通纳米多孔金属的特性，其自身优异的稳定性、极高的氧化还原可逆性和生物相容性是其他金属所不能比拟的，这些特性使其在电化学传感领域具有非常大的应用潜力。因此，开发出可控性强、效率更高的纳米多孔金制备工艺对多孔金在微型电化学传感领域的推广具有重要意义。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题是解决现有传感器要求微型化及高可靠性的问题，以满足对微量污染物，即水体污染物对乙酰氨基酚的快速即时检测。
[0006]本专利技术的目的是提供一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极。
[0007]本专利技术提供的复合电极包括电极基底和电极修饰层，其中电极基底为叉指电极，电极修饰层为四氧化三钴-纳米多孔金修饰层。由于纳米多孔金与钴氧化物之间协同效应的存在，提高了复合电极的响应敏感性。
[0008]复合电极还包括导电层，导电层设置于电极修饰层下方，导电层为Ag、Au、Cu、Pd、
Pt中的一种形成的金属层或至少两种形成的合金层，优选为Au。
[0009]复合电极采用叉指电极，一对叉指电极分别用作工作电极和对电极，另一个集成到同一平面的电极用作参比电极，其中工作电极为四氧化三钴-纳米多孔金修饰电极，对电极表面修饰铂，参比电极表面修饰银-氯化银。同时将工作电极、参比电极与对电极共面化，实现了电极间距为1μm的微型化设计，即叉指电极线宽线距为1μm。
[0010]本专利技术的另一目的是提供一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极的制备方法。
[0011]具体包括以下步骤：
[0012]S1、采用叉指电极作为导电基底，在其表面采用电化学方法沉积一层较厚的金层；
[0013]S2、采用电沉积-去合金的方法，构建纳米多孔金电极；
[0014]S3、以所述纳米多孔金电极为基底，采用电化学方法在其表面修饰四氧化三钴，获得Co3O4@NPG/Au复合电极。
[0015]进一步，所述步骤S1中，电化学方法具体为：将叉指电极浸入12～15g/L的柠檬酸金钾镀金溶液中，阴极为铜板，阳极为铂网，设定电沉积温度为45～55℃，搅拌速度为200～300rpm，在0.8～1.2A/dm2的电流密度下沉积5～8min，用去离子水洗后烘干，得到金黄色的镀金基底；优选地，将叉指电极浸入12g/L的柠檬酸金钾镀金溶液中，阴极为铜板，阳极为铂网，设定电沉积温度为55℃，搅拌速度为300rpm，在1.0A/dm2的电流密度下沉积5min，用去离子水洗后烘干，得到金黄色的镀金基底。
[0016]叉指电极作为导电基底，电极线路的底层金属含有铜和镍，为了保障在电极上修饰纳米材料和进行电化学测试的过程中铜层和镍层不受影响，需要在线路上电沉积一层较厚的金层。
[0017]进一步，所述步骤S2中，纳米多孔金电极的制备方法具体为：采用双电极恒电流模式，镀铂钛网电极作为阳极，金层电极纸作为阴极，在电沉积金锡合金溶液中，设定电流密度为0.8～1.2A/dm2、温度为40～55℃条件下电沉积10～14min得到金锡合金；用去离子水洗净后，将所述金锡合金置于5M KOH及0.1M H2O2的混合液中去合金2天；优选地，采用双电极恒电流模式，镀铂钛网电极作为阳极，金层电极纸作为阴极，在电沉积金锡合金溶液中，设定电流密度为0.8A/dm2、温度为45℃条件下电沉积14min得到金锡合金；用去离子水洗净后，将金锡合金置于5M KOH及0.1M H2O2的混合液中去合金2天。
[0018]进一步，上述电沉积金锡合金溶液的组成为：50～60g/L柠檬酸钾，2～6g/L柠檬酸钠，10～20g/L抗坏血酸，10～20g/L对甲苯磺酸，0.3～0.6g/L酒石酸锑钾，100～120μL乙酸镁溶液，100～120μL乙二醇溶解的3，5-二羟基苯甲醇，15～30g/L硫酸亚锡和10～20g/L柠檬酸金钾。
[0019]进一步，所述步骤S3中，Co3O4@NPG/Au复合电极的制备方法具体为：将纳米多孔金电极置入硫酸钴溶液10～20g/L，在三电极电解池中进行循环伏安扫描处理，设定电位区间为-1.2V～0V，扫描速度为50mV/s。
[0020]本专利技术的复合电极采用共面化设计，以叉指电极作为基底，一对叉指电极分别用作工作电极和对电极，另一个集成到同一平面的电极用作参比电极。
[0021]进一步，所述对电极的制备方法具体为：配制100mL 1mM的H2PtCl6+0.1M KCl镀液，采用叉指电极的一极作为工作电极，采用铂片电极为对电极，采用银-氯化银电极为参比电
极，控制电位为-0.4V，在常温下电沉积15min。
[0022]进一步，所述参比电极的制备方法具体为：配制100mL的银离子镀液，镀液具体成分为：40～45g/L硝酸银，200～250g/L硫代硫酸钠，40～45g/L焦亚硫酸钾，20～30g/L醋酸铵，0.6～0.8g/L硫代氨基脲；将叉指电极放入镀液中，将其中心圆盘作为工作电极，采用铂片电极为对电极，采用饱和甘汞电极为参比电极，设定电流密度为0.3A/dm2，电沉积15min；电沉积结束后将其取出用去离子水冲洗干净，放入0.1M KCl+0.01M HCl溶液中，采用已镀银本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极，包括电极基底和电极修饰层，其特征在于，所述电极基底为多孔碳纤维，所述电极修饰层为四氧化三钴-纳米多孔金修饰层。2.根据权利要求1所述的一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极，其特征在于，所述复合电极还包括导电层，所述导电层设置于所述电极修饰层下方，所述导电层为Ag、Au、Cu、Pd、Pt中的一种形成的金属层或至少两种形成的合金层，优选为Au。3.根据权利要求1所述的一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极，其特征在于，所述复合电极采用叉指电极，一对叉指电极分别用作工作电极和对电极，另一个集成到同一平面的电极用作参比电极，其中所述工作电极为四氧化三钴-纳米多孔金修饰电极，所述对电极表面修饰铂，所述参比电极表面修饰银-氯化银。4.根据权利要求3所述的一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极，其特征在于，所述叉指电极的线宽线距为1μm。5.一种如权利要求1所述的四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采用叉指电极作为导电基底，在其表面采用电化学方法沉积一层较厚的金层；S2、采用电沉积-去合金的方法，构建纳米多孔金电极；S3、以所述纳米多孔金电极为基底，采用电化学方法在其表面修饰四氧化三钴，获得Co3O4@NPG/Au复合电极。6.根据权利要求5所述的一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述电化学方法具体为：将所述叉指电极浸入12～15g/L的柠檬酸金钾镀金溶液中，阴极为铜板，阳极为铂网，设定电沉积温度为45～55℃，搅拌速度为200～300rpm，在0.8～1.2A/dm2的电流密度下沉积5～8min，用去离子水洗后烘干，得到金黄色的镀金基底；优选地，将所述叉指电极浸入12g/L的柠檬酸金钾镀金溶液中，阴极为铜板，阳极为铂网，设定电沉积温度为55℃，搅拌速度为300rpm，在1.0A/dm2的电流密度下沉积5min，用去离子水洗后烘干，得到金黄色的镀金基底。7.根据权利要求5所述的一种四氧化三钴修饰纳米多孔金的复合电极的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述纳米多孔金电极的制备方法具体为：采用双电极恒电流模式，镀铂钛网电极作为阳极，金层电极纸作为阴极，在电沉积金锡合金溶液中，设定电流密度为0.8～1.2A/dm2、温度为40～55℃条件下电沉积10～14min得到金锡合金；用去离子水洗净后，将所述金锡合金置于5M KOH及0.1M H2O2的混合液中去合金2天；优选地，采用双电极恒电流模式，镀铂钛网电...
【专利技术属性】
技术研发人员：奚亚男，胡淑锦，
申请(专利权)人：广州钰芯传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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