專利名稱：一種提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法
技術領域：
本發明涉及一種提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，屬于化學 及材料科學領域。
技術背景碳電極由于其電勢范圍寬，價格低廉而廣泛應用于生物電化學分析。但是由 于許多生物小分子(如多巴胺，腎上腺素等)的氧化產物能夠吸附在碳電極表面， 導致碳電極中毒，而且碳電極對生物小分子的富集能力較差因此檢測靈敏度不高， 同時選擇性較差。近年來，為了提高碳電極的性能，展開了一系列對碳電極表面 進行修飾的工作。目前應用較廣泛的制備修飾碳電極的方法主要有共價鍵合法， 吸附法，聚合物薄膜法和氣相沉積法。但是由于修飾碳電極的制備方法比較繁瑣 或者方法重現性不好(如聚合物滴涂或旋涂法等)等原因，使修飾電極的應用受 到一定程度的限制。除了對碳電極表面進行化學修飾外，采用真空加熱，電化學方法，激光輻射， 等離子體清洗等方法對碳電極表面進行預處理也可以改善碳電極的性能。以上提 到的方法中，電化學方法由于操作簡單，重現性好而廣泛應用。電化學預處理碳 電極通常是在較正的電位下氧化，得到氧化的碳電極，然后在較負的電位下還原 得到還原的碳電極。氧化的碳電極表面生成了結構致密的氧化物，而還原的碳電 極表面則生成了疏松多孔的氧化物。這兩種不同結構的氧化物決定了氧化的碳電 極和還原的碳電極有著不同的電化學性能。用于生物電分析時，氧化的碳電極靈 敏度較低，但是選擇性較高，而且抗毒化能力強，還原的碳電極雖然靈敏度較高， 但是選擇性差，而且不具備抗毒化的能力，電極的穩定性差，因此氧化的或還原 的碳電極的應用在一定程度上受到了限制。 發明內容本發明的目的在于彌補現有技術的不足，提供一種提高碳電極靈敏度、選擇 性和抗毒化能力的方法，使電極表面生成的氧化物外層為疏松多孔結構，內層為 致密結構，提高了碳電極的靈敏度、選擇性和抗毒化能力。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是以含氧酸溶液或該含氧酸對應的 鹽溶液或二者的混合溶液作為支持電解質溶液，以鉑電極為輔助電極，以飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極為參比電極，采用如下步驟
(1) 對碳電極進行清洗；
(2) 將清洗以后的碳電極置于pH值為1~10的支持電解質溶液中，在1.5-2.0V 中的某一電位處恒電位氧化，得到氧化的碳電極；
(3) 將氧化的碳電極置于與步驟(2)相同的支持電解質溶液中，在-0.3 -0.1V中
的某一電位處恒電位還原，還原時間應比步驟(2)中的恒電位氧化時間短，得到部 分還原的碳電極；
(4) 將部分還原的碳電極置于與步驟(2)相同的支持電解質溶液中，在0-1.3V 內循環掃描至電極基線穩定，取出電極用超純水淋洗后用氮氣吹干。
所述含氧酸為硝酸、硫酸、亞硫酸、醋酸、磷酸、甘氨酸或檸檬酸。 所述碳電極為玻碳電極、石墨電極或碳纖維電極。
上述步驟(2)中所述在1.5~2.0V中的某一電位恒電位氧化的時間為3~15分鐘。 上述步驟(3)中所述在-0.3 -0.1V中的某一電位恒電位還原的時間為1~10分鐘。
上述步驟(4)中取出電極用超純水淋洗后用氮氣吹干即可使用，不使用時將該 電極于4'C密封保存。
本發明通過采用較正的電位還原，使碳電極表面經氧化生成的結構致密的氧 化物部分發生還原，得到外層為疏松多孔結構，內層仍然為致密結構的氧化物。 這種結構的碳電極將氧化的碳電極和還原的碳電極的優點有機地結合在一起，使 電極具有高靈敏度，高選擇性和高抗毒化能力，大大拓寬了碳電極的應用范圍。 而且，本發明方法操作簡便易行、成本低、重復性好，在一般化學實驗室均能完 成。
具體實施例方式
下面通過具體實施例對本發明作進一步說明。 碳電極的清洗可以采用常規方法。 實施例1
(1) 將玻碳電極依次用粒徑為0.3pm和0.5nm的氧化鋁粉在拋光布上拋光，然 后將該電極依次在超純水，無水乙醇和超純水中各超聲清洗3分鐘；
(2) 將清洗好的玻碳電極在0.1M pH值為4.5的磷酸二氫鈉溶液中，以鉬電極 為輔助電極，以飽和甘汞電極為參比電極，在1.8V處恒電位氧化IO分鐘，得到氧化的碳電極；
(3) 將步驟(2)得到的氧化的玻碳電極在0.1M pH值為4.5的磷酸二氫鈉溶液中 于-0,2V處恒電位還原8分鐘，得到部分還原的碳電極；
(4) 將部分還原的玻碳電極在O.lMpH值為4.5的磷酸二氫鈉溶液中于0-1.3V 范圍內循環掃描至電極基線穩定，取出電極用超純水淋洗后用氮氣吹干。 實施例2
(1) 將新燒制的碳纖維電極依次在超純水，無水乙醇和超純水中各超聲清洗1 分鐘；
(2) 將清洗好的玻碳電極在0.2MpH值為2.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液中， 以鉑電極為輔助電極，以銀-氯化銀電極為參比電極，在1.6V處恒電位氧化5分 鐘，得到氧化的碳纖維電極；
(3) 將步驟(2)得到的氧化的碳纖維電極在0.2MpH值為2.2的檸檬酸-檸檬酸鈉 緩沖溶液中于-0.15V處恒電位還原3分鐘，得到部分還原的碳纖維電極；
(4) 將部分還原的碳纖維電極在0.2M pH值為2.2的檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液 中于0 1.3V范圍內循環掃描至電極基線穩定，取出電極用超純水淋洗后用氮氣吹 干。
權利要求
1. 一種提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，其特征在于以含氧酸溶液或該含氧酸對應的鹽溶液或二者的混合溶液作為支持電解質溶液，以鉑電極為輔助電極，以飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極為參比電極，采用如下步驟(1)對碳電極進行清洗；(2)將清洗以后的碳電極置于pH值為1～10的支持電解質溶液中，在1.5V～2.0V中的某一電位處恒電位氧化，得到氧化的碳電極；(3)將氧化的碳電極置于與步驟(2)相同的支持電解質溶液中，在-0.3V～-0.1V中的某一電位處恒電位還原，還原時間應比步驟(2)中的恒電位氧化時間短，得到部分還原的碳電極；(4)將部分還原的碳電極置于與步驟(2)相同的支持電解質溶液中，于0～1.3V內循環掃描至電極基線穩定，取出電極用超純水淋洗后用氮氣吹干。
2. 根據權利要求1所述的提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，其特 征在于所述含氧酸為硝酸、硫酸、亞硫酸、醋酸、磷酸、甘氨酸或檸檬酸。
3. 根據權利要求1所述的提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，其特 征在于所述碳電極為玻碳電極、石墨電極或碳纖維電極。
4. 根據權利要求1所述的提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，其特 征在于步驟(2)中所述在1.5V 2.0V中的某一電位處恒電位氧化的時間為3~15 分鐘。
5. 根據權利要求1所述的提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，其特 征在于步驟(3)中所述在-0.3V -0.1V中的某一電位處恒電位還原的時間為 1 10分鐘。
6. 根據權利要求l所述的提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，其特 征在于步驟(4)中取出電極用超純水淋洗后用氮氣吹干即可使用，不使用時將 該電極于4"C密封保存。
全文摘要
本發明公開了一種提高碳電極靈敏度、選擇性和抗毒化能力的方法，以含氧酸溶液或該含氧酸對應的鹽溶液或二者的混合溶液作為支持電解質溶液，鉑絲電極為輔助電極，飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極為參比電極，步驟為將碳電極清洗后在pH值為1～10的支持電解質溶液中，在1.5V～2.0V中的某一電位處恒電位氧化，得到氧化的碳電極；將該電極在相同的支持電解質溶液中，在-0.3V～-0.1V中的某一電位處恒電位還原，還原時間應比上述氧化時間短，得到部分還原的碳電極，接著將其在相同的支持電解質溶液中，在0～1.3V內循環掃描至電極基線穩定，超純水淋洗、氮氣吹干。本發明碳電極具有高的靈敏度、選擇性和抗毒化能力，且操作簡單、成本低、重復性好。
文檔編號G01N27/30GK101504385SQ200910061138
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月17日 優先權日2009年3月17日
發明者龐代文, 張志凌, 趙巧玲 申請人:武漢大學
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