修飾的電化學(xué)傳感器檢測(cè)工業(yè)廢水中過(guò)氧化

氫曹陽(yáng)

摘 要：采用滴涂的方式將氮，磷，硫共摻雜多孔碳（N，P，S@PC）修飾到玻碳（GC）電極表面，在磷酸鹽緩沖溶液中進(jìn)行循環(huán)伏安表征，結(jié)果表明該修飾電極具有較好的導(dǎo)電性能。基于N， P， S@PC修飾的電化學(xué)傳感器具有較好電催化還原過(guò)氧化氫（H2O2）性能，并用于快速、靈敏的檢測(cè)工業(yè)廢水中的H2O2。

關(guān)鍵詞：N，P，S共摻雜多孔碳;電化學(xué)傳感器;過(guò)氧化氫

多孔碳材料作為一種新型的碳材料，具有良好的導(dǎo)電性、較大的比表面積和孔體積，在電催化[1]、儲(chǔ)氫[2]、電容器[3]和燃料電池[4]等領(lǐng)域顯現(xiàn)出了巨大的潛力。N、P和S元素的共摻雜，能調(diào)節(jié)多孔碳的電子密度，增多反應(yīng)的活性位點(diǎn)[5]，使多孔碳具有更好的電化學(xué)性能。

過(guò)氧化氫（H2O2）又稱(chēng)雙氧水，在化工領(lǐng)域中可用作重要的殺菌劑、漂白劑和氧化劑[6，7]，在環(huán)保領(lǐng)域中可用于廢水和廢氣處理。但是H2O2含量的超標(biāo)對(duì)人體會(huì)造成一定的危害，如導(dǎo)致人體DNA 損傷或基因突變等[8]，因此準(zhǔn)確測(cè)定H2O2十分重要。

將分散均勻的N，P，S共摻雜多孔碳（N，P，S@PC）滴涂于玻碳（GC）電極表面，在磷酸鹽緩沖溶液中表征導(dǎo)電性能。N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器用于電催化氧化H2O2，并用于檢測(cè)環(huán)境污水中的H2O2含量。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器與試劑

CHI 660C電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司，中國(guó)）。電極系統(tǒng)：修飾的GC電極為工作電極;鉑絲電極做為對(duì)電極;Ag︱AgCl︱KCl（3 M）為參比電極。所有電化學(xué)實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。

1/15 mol/L磷酸鹽緩沖溶液為支持電解質(zhì)。其他試劑均為分析純。所有用水均為二次蒸餾水。

1.2 修飾電極制備

準(zhǔn)確稱(chēng)取0.01g N，P，S@PC加入到20mL二次蒸餾水中，超聲分散均勻后得到0.5mg/mL的懸濁液。GC電極分別用0.3μm和0.05μm A12O3粉末在麂皮上拋光，然后分別用二次蒸餾水和無(wú)水乙醇各超聲5 min。移取5μL N，P，S懸濁液滴涂在GC電極表面，紅外燈下干燥，制備N(xiāo)，P，S@PC/GC修飾電極。

2 結(jié)果與討論

2.1 N，P，S@PC/GC電極電化學(xué)性能表征

圖1 N，P，S@PC /GC電極（實(shí)線）

與GC（虛線）電極在支持電解質(zhì)中的循環(huán)伏安圖

采用循環(huán)伏安法考察了N，P，S@PC/GC電極導(dǎo)電性能。如圖1所示，N，P，S@PC/GC電極和GC電極比較，具有更高的背景電流，這是由于N，P，S@PC具有較好的導(dǎo)電性能和比表面積，促進(jìn)了電極的電子傳導(dǎo)。

2.2 N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器電催化氧化H2O2

圖2? N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器在支持電解質(zhì)中

加（實(shí)線）與不加（虛線）2 mmol/L? H2O2的循環(huán)伏安圖

圖2表示N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器加（曲線a）與不加（曲線b）H2O2的循環(huán)伏安圖。由圖可見(jiàn)，N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器在加入2 mmol/L H2O2后，從0.1 V開(kāi)始還原電流開(kāi)始下降，說(shuō)明對(duì)H2O2具有較好的電催化還原性能。

圖3 應(yīng)用電位為-0.28 V時(shí)，（1）GC，（2）N，P，S@PC/GC電極在支持電解質(zhì)中連續(xù)加入0.4 mmol/L H2O2的電流-時(shí)間曲線

N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器電催化還原H2O2性能也可用計(jì)時(shí)安培法表征。圖3為在應(yīng)用電位為-0.28 V時(shí)，在支持電解質(zhì)中連續(xù)加入0.4 mmol/L H2O2的電流-時(shí)間曲線。加入0.4 mmol/L H2O2后，GC電極（曲線1）表現(xiàn)出非常小的電流響應(yīng)，約為0.1 μA。N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器（曲線2）的電流響應(yīng)較大，約為2.5 μA這是由于N，P，S@PC對(duì)H2O2具有較好的電催化還原性能。

在應(yīng)用電位-0.28V時(shí)，N，P，S@PC修飾的電化學(xué)傳感器電催化還原H2O2時(shí)，在2×10-6～3×10-3mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為1×10-6 mol/L（信/噪 = 3），響應(yīng)時(shí)間為5 s。最后，取工業(yè)排放水樣，經(jīng)過(guò)過(guò)濾和緩沖溶液稀釋后進(jìn)行檢測(cè)，得到原水樣H2O2含量為1.2×10-4 mol/L。

3 結(jié)論

通過(guò)滴涂的方法將N，P，S@PC修飾到GC電極，表現(xiàn)出較好導(dǎo)電性能?；贜，P，S@PC的電化學(xué)傳感器具有較好電催化還原H2O2性能，并能快速、靈敏的檢測(cè)工業(yè)廢水中的H2O2。

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