一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极制造技术

本发明专利技术涉及一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，属于电化学技术领域。主要技术方案为：使用表面带有(PDDA/PSS)

【技术实现步骤摘要】
一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极
本专利技术涉及一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，属于生物燃料电池领域。
技术介绍
纳米材料由于其比表面积大、易于功能化、形貌多样、组成可控、制备方法简单等优点，被广泛地应用于电化学催化、电化学传感器、生物成像等诸多领域。纳米技术的最新发展也为生物燃料电池领域带来了新一轮的机遇与发展。纳米材料可以作为酶生物燃料电池中的电极底物以促进酶与电极之间的电子转移过程。重要的是，各种类型的纳米材料已经被证明可以作为酶催化剂的良好替代品，以改善BFC的性能，特别是稳定性问题。纳米材料在生物燃料电池中的应用中具有以下几点优势：1、纳米材料能提供较大的比表面积，从而提供了更多的氧化还原位点；2、纳米材料的电阻低、导电率高，有利于促进电子的转移和电极表面的催化过程；3、纳米材料表现出较高的稳定性有利于燃料电池保持长期正常的工作。此外，纳米材料代替酶作为催化剂解决了酶的特异性问题，从而有助于推进生物燃料电池的商品化。纳米电极制备方法大致分为电化学沉积法，溶胶-凝胶法，乳液法，化学刻蚀法，气相沉积法，自组装法等。其中电化学沉积法十分经济简单，具有成本低纯度高、粒度小，适用于大规模的生产。电化学制备的纳米材料在抗腐蚀、催化、储氢、电化学传感器等方面都有较好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，具有高灵敏度、高选择性以及快速响应的特性，其可作为一种非酶燃料电池阳极，代替酶作为催化剂解决了酶的特异性问题，从而有助于推进生物燃料电池的商品化，广泛应用于生物燃料电池领域。本专利技术采取的技术方案为：一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，是按照如下方法制备的：(1)利用ITO导电玻璃为基底，通过对其进行预处理、自组装操作后获得改性后的ITO电极；(2)采用电化学方法在改性的ITO电极上进行花状纳米金沉积：采用三电极体系，以H2SO4(0.5M)和KAuCl4(1mg/mL)的混合液为电解质溶液，改性后的ITO电极为工作电极，对电极为铂电极，参比电极为Ag/AgCl，设置电压-0.2V。(3)采用电化学方法制备Au-Ni-Pt/ITO复合电极：采用三电极体系，以硫酸镍溶液为电解质溶液，以纳米结构的Au/ITO玻璃作为工作电极，Ag/AgCl电极和铂丝电极为参比电极。采用计时电流法，设置电化学工作站电沉积参数：电压-1V，时间500s。立即将电极取出，用去离子水多次冲洗，迅速转移至新制的四氯亚铂酸钾溶液中，静置100s；进一步的，步骤(1)所述改性后的ITO玻璃为表面带有(PDDA/PSS)6静电自组装层的ITO玻璃。步骤(1)所述的预处理操作为将ITO玻璃切成1cm×2cm规格大小后在去离子水、丙酮、乙醇中依次超声清洗30min，再臭氧清洗30min。进一步的，骤(3)中所述的硫酸镍溶液为NiSO4(0.02M)和Na2SO4(0.1M)的混合溶液。本专利技术的有益效果如下：(1)在沉积金条件不同时，由于纳米金花的粒径不同，导致最终的多级Au-Ni-pt合金纳米花的形态也发生变化。这是由于沉积金的时间较长，形成的纳米金花较为密集，原子间自组装效应较为明显，相近的较小的聚集体会相互连结；相反当沉积时间较短时，纳米金花间距较为稀疏，因而原子自组装成的聚集体则较为规则分布均匀。当复合电极上的纳米粒子聚集体分布均匀时，电化学性能尤为突出。(2)多层次的纳米结构使得这种电极表面具有很高的比表面积；同时电极由三种金属组成，纳米金花作为基础骨架，通过沉积非贵重金属镍，最后用铂对镍进行置换，因而具有较低了贵金属铂负载量，降低了电极的成本，提高了纳米铂粒子的催化活性。附图说明图1实验装置图；其中：1、参比电极；2、工作电极，3、对电极，4、碳水化合物碱性溶液。图2纳米金簇沉积曲线；其中：a为400s的曲线；b为800s的曲线；c为1600s的曲线。图3电化学沉积在改性ITO电极上形成的纳米金簇的扫描电子显微镜(SEM)；其中：a.沉积金400s(2μm)b.沉积金800s(2μm)c.沉积金800s(1μm)d.沉积金1600s(2μm)。图4Au-Ni-Pt纳米复合电极电镜表征图；其中：a.沉积金的时间为400s的复合纳米电极SEM图(4μm)，b.沉积金的时间为800s的复合纳米电极SEM图，c.沉积金的时间为1600s的复合纳米电极SEM图(4μm)。图5原始ITO电极和Au-Ni-Pt/ITO电极的接触角；其中：a.原始ITO电极，b.Au-Ni-Pt/ITO电极的接触角。图6预处理ITO电极表面电化学表征；其中：A.ITO，B.ITO/(PDDA)/(PSS)。图7Fe(CN)63-/4-在纳米复合修饰电极表面电化学行为；其中：A.Au-Ni-Pt/ITO，B.5mMFe(CN)63-/4-溶液中的循环伏安图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但本专利技术不以任何形式受限于实施例内容。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述实验试剂和材料，均可从商业途径获得。实施例1一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，是按照如下方法制备的：(1)利用ITO导电玻璃为基底，通过对其进行预处理、自组装操作后获得改性后的ITO电极；改性后的ITO电极为表面带有(PDDA/PSS)6静电自组装层的ITO玻璃。(2)采用电化学方法在改性的ITO电极上进行花状纳米金沉积：采用三电极体系，以0.5M的H2SO4和1mg/mLKAuCl4的混合液为电解质溶液，改性后的ITO电极为工作电极，对电极为铂电极，参比电极为Ag/AgCl，设置电压-0.2V；(3)采用电化学方法制备Au-Ni-Pt/ITO复合电极：采用三电极体系，以硫酸镍溶液为电解质溶液，以纳米结构的Au/ITO玻璃作为工作电极，Ag/AgCl电极和铂丝电极为参比电极，采用计时电流法，设置电化学工作站电沉积参数：电压-1V，时间500s；立即将电极取出，用去离子水多次冲洗，转移至新制的四氯亚铂酸钾溶液中，静置100s，制成纳米复合电极；硫酸镍溶液为0.02M的NiSO4和0.1M的Na2SO4二者混合溶液。金镍铂修饰的纳米复合电极具有非密堆积的三维结构，并且在三维结构基础上具有更精细的二级花状纳米结构，如附图1-4所示。实施例2使用接触角实验来评估原始ITO电极和Au-Ni-Pt/ITO电极的表面亲水性。原始ITO电极和Au-Ni-Pt/ITO电极的接触角分别为37.3°、2.7°。如附图5所示。接触角的减小表明经过三种金属的改性提高了ITO基电极的亲水性。亲水性的增加有益于电极表面上的电活性材料的反应。实施例3纳米复合电极的电化学性能：用循环伏安法表征自组装前后电极的电化学性能。将自组装前后的电极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，其特征在于，是按照如下方法制备的：/n(1)利用ITO导电玻璃为基底，通过对其进行预处理、自组装操作后获得改性后的ITO电极；/n(2)采用电化学方法在改性的ITO电极上进行花状纳米金沉积：采用三电极体系，以0.5M的H

【技术特征摘要】
1.一种三维花状金镍铂修饰的纳米复合电极，其特征在于，是按照如下方法制备的：
(1)利用ITO导电玻璃为基底，通过对其进行预处理、自组装操作后获得改性后的ITO电极；
(2)采用电化学方法在改性的ITO电极上进行花状纳米金沉积：采用三电极体系，以0.5M的H2SO4和1mg/mLKAuCl4的混合液为电解质溶液，改性后的ITO电极为工作电极，对电极为铂电极，参比电极为Ag/AgCl，设置电压-0.2V；
(3)采用电化学方法制备Au-Ni-Pt/ITO复合电极：采用三电极体系，以硫酸镍溶液为电解质溶液，以纳米结构的Au/ITO玻璃作为工作电极，Ag/...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晶，曹猛，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21