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王伟, 李娟, 白茹, 韩珍, 冯雪薇, 孙越. 无金属可见光诱导原子转移自由基聚合法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极及其对乙醇的检测[J]. 应用化学, 37(5): 595-603
WANG Wei, LI Juan, BAI Ru, et al. Preparation of Au/Polyacrylamide@Graphene Oxide/Nano-palladium Electrode via Metal-Free Visible-Light-Induced Atom Transfer Radical Polymerization and Its Detection of Ethanol [J]. Chinese Journal of Applied Chemistry, 37(5): 595-603  
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无金属可见光诱导原子转移自由基聚合法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极及其对乙醇的检测
王伟, 李娟, 白茹, 韩珍, 冯雪薇, 孙越*
辽宁师范大学化学化工学院 辽宁 大连 116029
通讯联系人:孙越,副教授; Tel:0411-82158901; E-mail:yuesun@lnnu.edu.cn; 研究方向:功能聚合物的制备和性能
收稿日期:2019-11-08 修回日期:2020-01-03 接受日期:2020-02-19
基金:国家自然科学基金(21304041)、大连市高层次人才创新支持项目(2016RQ047)、辽宁省教育厅科研项目(LQ2019022)、辽宁师范大学大学生创新训练计划(201910165215)资助;
摘要

在金电极表面,用无金属可见光诱导原子转移自由基聚合(MVL ATRP)的方法制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米钯复合物修饰电极(Au/PAM@GO/Pd)。 采用电化学循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱法(EDS)对Au/PAM@GO/Pd电极进行表征,结果表明在金电极表面成功制备了复合物。 利用Au/PAM@GO/Pd电极作为电化学传感器,该传感器能成功地检测溶液中的乙醇。 在最佳条件下,利用差分脉冲伏安法(DPV)该传感器检测乙醇的线性范围为1.0×10-8~1.0 mol/L,检出限( S/N=3)为1.3×10-9 mol/L,线性相关系数为0.996。

关键词: 原子转移自由基聚合; 氧化石墨烯; 纳米钯; 传感器
中图分类号:O657.1 文献标志码:A 文章编号:1000-0518(2020)05-0595-09
Preparation of Au/Polyacrylamide@Graphene Oxide/Nano-palladium Electrode via Metal-Free Visible-Light-Induced Atom Transfer Radical Polymerization and Its Detection of Ethanol
WANG Wei, LI Juan, BAI Ru, HAN Zhen, FENG Xuewei, SUN Yue
College of Chemistry and Chemical Engineering,Liaoning Normal University,Dalian,Liaoning 116029,China
Corresponding author:SUN Yue, associate professor; Tel:0411-82158901; E-mail:yuesun@lnnu.edu.cn; Research interests:preparation and properties of functional polymers
Received:2019-11-08 Revised:2020-01-03 Accepted:2020-02-19
Fund:Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21304041), the Dalian High-Level Talent Innovation Support Project(No.2016RQ047), the Science Research Project of Education Department of Liaoning Province(No.LQ2019022), and the Liaoning Normal University Innovation Training Program(No.201910165215);
Abstract

Polyacrylamide@graphene oxide/nano-palladium composite was prepared on the surface of gold electrode (Au/PAM@GO/Pd) by metal-free visible light-induced atom transfer radical polymerization (MVL ATRP). The Au/PAM@GO/Pd electrode was characterized by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS),scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results show that the composite is successfully prepared on the surface of the gold electrode. The Au/PAM@GO/Pd electrode could be used as an electrochemical sensor to detect ethanol by differential pulse voltammetry (DPV). Under the optimal conditions, the linear range is 1.0×10-8~1.0 mol/L, and the detection limit ( S/N=3) is 1.3×10-9 mol/ L, with a coefficient of 0.996.

Keyword: atom transfer radical polymerization; graphene oxide; nano-palladium; sensor

乙醇是临床血清和尿液检验的重要指标之一,乙醇的测定也对控制饮料和食品等行业的发酵过程和产品质量等具有重要意义[1]。 目前,检测乙醇的常用方法有色谱法[2]、分光光度法[3]、比色法[4]以及电化学法[5]等。 其中,前两种方法具有检测时间长且不易现场操作等缺点,比色法的实验结果容易受到挥发醇类的干扰[6],而电化学法因其线性范围广、检测限低而越来越受到较大的关注[7]。 为了提高工作电极的电化学性能,常需对电极表面进行修饰,常见的修饰材料有金属纳米粒子[8]、石墨烯等碳材料[9]和聚合物[10]等。 其中,聚合物由于其稳定性、渗透性和导电性等优异性能[11]及其电化学响应信号强,易电催化、聚合物薄膜性质稳定,其厚度易于控制、制备方法简便等优点[12]已成为化学修饰电极的重要发展方向[13]。

电极表面制备聚合物的方法很多,如原子转移自由基聚合(ATRP)[14]、活性阳离子聚合[15]、活性阴离子聚合[16]、可逆加成-断裂链转移聚合[17]等。 其中,ATRP是活性/可控聚合的有效方法之一[18],具有分子设计能力强、单体应用广泛、工业成本低、操作简单等特点[19],在生物医药材料、光电功能材料等领域有广泛的应用。 然而,传统的ATRP方法有两个主要缺点[20,21]:1)低价态过渡金属催化剂对空气敏感而不易保存,聚合常需无氧体系;2)过渡金属催化剂常在聚合物中残留,且脱除困难,往往影响制备的产品性能。 为了克服这些缺点,科学家们不断开发各种改进的ATRP方法:反向 ATRP[22]、蛋白质催化 ATRP[23]、光诱导 ATRP[24]等。 其中,无金属可见光诱导ATRP(MVL ATRP)以聚合条件温和、 反应时间易控性和区域可控性[25]等特点而备受关注。 然而,到目前为止,关于MVL ATRP应用到电极表面改性中的报道还比较少。

贵金属钯(Pd)是现代催化工业中广泛使用的催化剂,在燃料电池、石化、有机合成和汽车尾气净化等方面发挥着重要作用[26]。 然而,传统的均相催化剂稳定性差、毒性大、反应条件苛刻、可重复性差等缺点使其在应用上受到限制[27]。 因此,非均相催化剂的制备近年来受到广泛关注[28]。 活性炭、硅胶、聚丙烯和石墨烯等是制备非均相催化剂的常见载体[29],其中,石墨烯(GR)是一种具有二维平面结构的新型碳材料,具有大的比表面积、良好的导电性[30],也是世界上最薄、最坚硬的二维材料[31]。 这些优异的性能使石墨烯成为纳米Pd催化剂的首选载体。 例如,温祝亮等[32]报道石墨烯负载Pd催化剂在碱性条件下对乙醇进行检测,结果表明石墨烯负载纳米Pd具有很好的电催化活性,对碱性介质中乙醇电氧化的催化活性有了很大的提高; Safavi等[33]在碳布上制备了石墨烯纳米Pd复合物修饰电极并对碱性介质中的甲醇进行了电催化氧化研究,电极具有高催化活性以及稳定性。 李盼等[34]制备了纳米Pd/石墨烯-辣根过氧化物酶修饰电极并且对有机卤化物进行了电催化还原,在2.0~45.0 mmol/L范围内对有机卤化物的检测呈线性关系,检出限为0.69 mmol/L。

将石墨烯与聚合物复合所制备的复合材料既具有石墨烯的良好导电性、极大的比表面积等优点,同时还具备聚合物的各种优异性能,例如稳定性、导电性等。 目前,常用的聚合物基体有聚丙烯酰胺(PAM)、聚苯乙烯、聚己内酯等[35]。 其中PAM具有优异的物理和化学性能,如絮凝性、粘合性、降阻性和增稠性等[36],使其广泛应用于医药、纺织、石油开采等行业[37]。 因此,可以采用PAM为复合物基体,与石墨烯复合制备丙烯酰胺/氧化石墨烯(GO)复合物。

本课题组采用MVL ATRP的方法,在金电极表面成功地制备了嵌段共聚物[24]以及红霉素印迹聚合物[18]。 本文将前期的MVL ATRP的方法与石墨烯以及纳米Pd的优异特性相结合,在金电极表面制备聚丙烯酰胺@氧化石墨烯/纳米Pd复合物修饰电极(Au/PAM@GO/Pd),并在优化的条件下通过差分脉冲伏安法(DPV)对溶液中的乙醇进行了检测。 与其它乙醇传感器相比,Au/PAM@GO/Pd检测乙醇拥有更宽的线性范围和更低的检出限。

1 实验部分
1.1 仪器和试剂

DP-1006型发光二极灯管(LED,广东久量股份有限公司);CHI660D型电化学工作站(上海辰华仪器有限公司);Smart-15型超纯水系统(上海和泰仪器有限公司);PHS-3C型精密酸度计(上海雷磁精密分析仪器公司);SU8010型扫描电子显微镜(SEM,日本日立公司);SU8010型能量色散X射线光谱仪(EDS,日本日立公司)。

丙烯酰胺(AM)、三乙胺(,TEA)、荧光素(FL)、乙醇(EA)、氯化钯(PdCl2)、水合肼、氨基苯基甲酸、亚硝酸异戊酯、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)均为分析纯试剂;磷酸盐缓冲溶液(PBS)根据文献[38]由磷酸二氢钾和磷酸氢二钠配制(均为分析纯试剂), 醋酸盐缓冲溶液(ABS)根据文献[39]由乙酸钠和乙酸配制(均为分析纯试剂),以上试剂均购自天津市科密欧化学试剂有限公司; N-羟基琥珀酰亚胺(NHS),分析纯,Acros(日本)化学有限公司;氧化石墨烯(GO),0.3~15 μm,上海化成工业有限公司, 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC),分析纯,北京百灵威科技有限公司。 所有的实验用水均为超纯水(电阻率≥18 MΩ)。

1.2 测试与表征方法

以裸金或修饰电极为工作电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,铂丝为对电极。 在5 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4-(含0.1 mol/L的 KCl ,由0.1 mol/L pH=7.0 的PBS配制)的电解质溶液中进行循环伏安法(CV)扫描,扫描电势范围为-0.2~0.6 V,扫描速率为100 mV/s;在同样的电解质溶液中进行电化学阻抗谱(EIS)技术测试,以稳定的开路电势作为极化电势,交流振幅为5 mV,低频为5 mHz,高频为10 kHz。 分别在含有1.0×10-8~1.0 mol/L的梯度浓度含有乙醇的KOH溶液中进行DPV测试,测试的电势范围为-0.8~0.8 V,电势增量为4 mV,振幅为50 mV,脉冲周期为0.5 s脉冲宽度为0.05 s,灵敏度为1×10-4 A/V。 SEM及EDS表征时,需将复合物制备在电镜电极上,利用导电胶将复合物修饰电极固定在仪器观察台上,抽真空后调节相应参数,进行SEM观察及EDS测试。

1.3 实验方法

1.3.1 羧基化石墨烯的制备

参考文献[40]制备羧基化石墨烯:首先制备GO悬浮液,取0.07 g GO于70 mL pH=5.0的ABS缓冲溶液中,超声粉碎30 min,得到质量浓度为1.0 g/L氧化石墨烯悬浮液。 在上述悬浮液中加入101 μL水合肼,在85 ℃油浴中冷凝回流24 h,然后降温至70 ℃,再向溶液中加入0.21 g的氨基苯基甲酸,0.875 mL亚硝酸异戊酯的乙醇溶液(质量浓度为0.2 g/mL),0.0582 g的NaOH,在70 ℃油浴中冷凝回流24 h,得到羧基化石墨烯的前驱体。 将上述前驱体悬浊液淋洗过滤,调节pH值在6~7之间,真空干燥3 d,最终得到羧基化石墨烯粉体。

1.3.2 Au/PAM@GO/Pd修饰电极的制备

参照文献[41]制备并在干净的金电极表面自组装含巯基引发剂(4-硫苯基-2-溴-2-甲基丙烯酸酯, 4-HTP-Br)。用乙醇洗涤引发剂修饰电极后,将其插入含有AM(0.836 mol/L)、FL(2.369×10-4 moL/L)、TEA(7.104×10-3 moL/L)的无水乙醇溶液中,用N2气反复鼓泡3次,每次15 min,以除去O2。 在室温下用LED照射上述溶液及电极8 h进行MVL ATRP聚合,得到聚丙烯酰胺修饰的金电极(Au/PAM)。

配制羧基化石墨烯1 mg/mL于pH=5.0醋酸盐缓冲溶液中,超声混合均匀后,向其中滴入0.05 mol/L NHS和0.2 mol/L EDC(现用现配)。 将Au/PAM插入到上述混合溶液中2 h,从而利用EDC和NHS将羧基化石墨烯固定于聚丙烯酰胺修饰电极上,得到Au/PAM@GO电极。 将制备的Au/PAM@GO电极插入到浓度为3.5 mmol/L PdCl2的PBS缓冲溶液中,利用计时电流法,电沉积纳米Pd60 s,其它参数主要包括:设置恒定电势为-1.0 V,采样时间间隔为0.1 s,灵敏度为1×10-4 A/V,电沉积后,取出电极并用超纯水洗涤3次,自然干燥得到Au/PAM@GO/Pd电极。

1.3.3 Au/PAM@GO/Pd修饰电极对乙醇的检测

通过DPV的方法对乙醇进行检测,DPV 采用三电极体系:Au/PAM@GO/Pd修饰电极作为工作电极,SCE为参比电极,铂丝为对电极。 将三电极体系分别放置在含有1.0×10-8~1.0 mol/L乙醇的KOH水溶液中,并设置主要参数为:电势范围为-0.8~0.8 V,电势增量为4 mV,振幅为50 mV,脉冲周期为0.5 s脉冲宽度为0.05 s,灵敏度为1×10-4 A/V。

2 结果与讨论
2.1 复合物修饰电极的电化学表征

在5 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4-(含0.1 mol/L的KCl,由0.1 mol/L pH=7.0 PBS配制)的电解质溶液中用CV和EIS对修饰电极进行电化学表征。 CV表征结果示于图1A中,从图1A中可以看出,在裸金电极的CV曲线中出现了十分对称的氧化还原峰(图1A曲线a),表明探针离子在裸金电极表面发生可逆的氧化还原反应;裸金电极被聚丙烯酰胺修饰后(Au/PAM),氧化还原峰电流有了明显降低(图1A曲线b),这可能是因为丙烯酰胺聚合物导电性差,降低了电极材料的电子传递效率;石墨烯与聚丙烯酰胺复合后,修饰电极(图1A曲线c)的氧化峰电流和还原峰电流均有明显升高,这可能是由于石墨烯的导电性较好促进了材料的电子传递速率和石墨烯具有较大的比表面积。 聚丙烯酰胺@石墨烯修饰电极表面负载纳米Pd后(Au/PAM/@GO/Pd),其CV曲线(图1A曲线d)的氧化与还原峰电流进一步升高,这可能是由于纳米Pd的良好导电性,使电极的电子传递能力进一步增强。 并且由于负载纳米Pd后,Pd纳米粒子提供更大的表面积,使电流增大。

图1 逐步修饰电极的CV(A)和EIS(B)表征Fig.1 CV(A) and EIS(B) characterization of the stepwise modified electrodes
c([Fe(CN)6]3-/4-)=5 mmol/L ; c(KCl)=0.1 mol/L, 0.1 mol/L PBS(pH=7.0)
a.Au; b.Au/PAM; c.Au/PAM/@GO; d.Au/PAM/@GO/Pd

利用EIS对不同修饰电极进行表征,结果如图1B所示,几乎每条阻抗谱线都由表示动力学控制的半圆部分和表示电子转移过程受扩散控制的直线部分组成[42]。图1B曲线a为裸金电极的EIS谱图,有一个很小的半圆,这表明材料的电子传递电阻很小;图1B曲线b为Au/PAM修饰电极的EIS谱图,有一个很大的半圆,说明其电子传递电阻 Rct明显增大,这可能是因为丙烯酰胺聚合物阻碍了电极表面电子和质子的传递;图1B曲线c为Au/PAM@GO电极的EIS谱图,半圆很小,这主要是GO促进了氧化还原探针的电子传递,电子传递电阻明显减小;图1B曲线d为Au/PAM@GO/Pd修饰电极的EIS谱图,谱图中,有一个非常小的半圆,表明电子传递电阻非常小,证明纳米Pd具有良好的导电性以及在修饰纳米Pd后,Pd纳米粒子提供了更大的表面积使修饰电极电子传递能力进一步增强。

使用SEM观察电极表面形貌,结果如图2A和2B所示。图2A为Au/PAM@GO电极表面形貌,从图中可以看到石墨烯嵌入到聚合物中后,聚合物复合材料表面呈现一定的褶皱形状;图2B为Au/PAM@GO/Pd电极表面形貌,可以看出Pd纳米粒子在电极表面呈现比较均匀的分散状态。 进一步利用EDS对复合物表面的元素进行分析(图2C),可以看出,该聚合物表面含有Pd并且无其它杂质。

图2 Au/PAM@GO(A)和Au/PAM@GO/Pd(B)电极表面的SEM图像以及Au/PAM@GO/Pd电极表面的EDS能谱图(C)Fig.2 SEM images of the surface of Au/PAM@GO(A) and Au/PAM@GO/Pd(B) electrodes and EDS images of Au/PAM@GO/Pd electrode(C)

2.2 实验条件的选择

为了考察不同修饰电极对乙醇的电化学响应,将不同修饰电极分别置于含有5.0 mol/L乙醇的氢氧化钾溶液中,测试循环伏安曲线。 如图3所示,图3曲线a表示为金电极在自组装引发剂后,直接沉积纳米Pd的金/引发剂/纳米Pd(Au/Br/Pd)电极的CV曲线,乙醇在该电极表面无任何氧化还原峰;图3曲线b为纳米Pd沉积于聚丙烯酰胺后的修饰电极(Au/PAM/Pd)的CV扫描结果,可以看到,该电极在乙醇的氢氧化钾溶液中CV扫描后出现两个明显的氧化峰,正扫时在0.2 V左右出现的峰为乙醇氧化峰,乙醇氧化的主要产物为乙酸,负扫时在-0.2 V左右出现第2个氧化峰归因于负离子的氧化解吸[43],表明当把纳米Pd沉积于聚丙烯酰胺时,有利于发挥纳米Pd的催化作用。图3曲线c为Au/PAM@GO/Pd修饰电极在乙醇的氢氧化钾溶液中的CV曲线,该曲线在0.2和0.8 V有两个更明显的氧化峰,此现象表明石墨烯的加入,使纳米Pd的活性表面积增大,能大大增强纳米Pd对乙醇的电化学响应。图3曲线d为Au/PAM@GO/Pd修饰电极在不含乙醇的氢氧化钾溶液中的CV曲线,在相对应的电势位置无氧化峰出现。图3结果表明,Au/PAM@GO/Pd修饰电极对乙醇具有良好的电化学催化性能。

图3 不同修饰电极在乙醇溶液中的CV表征Fig.3 CV curves at the Au/Br/Pd(a), Au/PAM/Pd(b) and Au/PAM@GO /Pd(c,d) electrodes in the absence(d) and presence(a,b,c ) of KOH solution containing 5.0 mol/L ethanol

为了得到最佳的检测结果,本实验利用CV方法优选了丙烯酰胺单体光照聚合时间、石墨烯浸泡时间以及沉积纳米Pd的时间。 结果如图4所示,图4A为丙烯酰胺光照时间对CV氧化峰电流的影响,光照时间值为1.0~7.0 h。 从图4A中可以看出,光照时间从1.0 h增加到5.0 h,CV峰电流逐渐增加;时间继续从5.0 h增加到7.0 h,峰电流逐渐减小。 峰电流增加的原因可能是聚合时间增加,聚丙烯酰胺增多,能够承载的石墨烯及纳米Pd的量也不断增加;但随着聚丙烯酰胺继续增多时,由于聚丙烯酰胺导电性较差,从而导致电极表面电子传递电阻增大,因此选择5 h作为复合物修饰电极的最佳光照聚合时间。图4B为石墨烯浸泡时间对CV氧化峰电流的影响。 从图4B中可以看出,从0.5~2.0 h,峰电流迅速增加,之后缓慢增加。 考虑到继续增加时间,电极材料的导电性不会大幅增强,因此,选择2.0 h作为复合物修饰电极制备时石墨烯的最佳浸泡时间。图4C为纳米Pd沉积时间对CV氧化峰电流的影响,时间范围为20~100 s。 从图4C可以看出,纳米Pd沉积时间从20 s增加到60 s,CV峰电流迅速增加,而继续增大沉积时间,峰电流明显降低。 这可能是因为,沉积时间增加,电极表面纳米Pd的量增加,但电极表面面积一定,沉积时间太久,纳米Pd的分散性将变差,甚至会团聚,因此,选择60 s作为电极制备时纳米Pd的最佳沉积时间。

图4 光照时间(A)、浸泡时间(B)和沉积时间(C)对乙醇检测时CV峰电流的影响Fig.4 Effect of lighting time(A), soaking time(B), deposition time(C) on CV peak current of ethanol solution
c([Fe(CN)6]3-/4-)=5 mmol/L; c(KCl)=0.1 mol/L, 0.1 mol/L PBS(pH=7.0)

2.3 复合物修饰电极对不同浓度乙醇的检测

考虑DPV方法较CV方法具有更高的灵敏度,因此利用DPV方法,以Au/PAM@GO/Pd电极作为电化学传感器对乙醇进行检测,结果如图5所示。 从图5中可以看出,溶液中乙醇的浓度增加时,DPV峰电流逐渐增高。 以某乙醇浓度下DPV峰电流与空白溶液(浓度为1.0 mol/L的氢氧化钾水溶液)中电极的DPV峰电流之差Δ I作为传感器的响应信号,由DPV响应信号与乙醇浓度 c之间关系,可得制备的Au/PAM@GO/Pd传感器检测乙醇的工作曲线,如图5B所示,从图5B中可以看出,Au/PAM@GO/Pd电极检测乙醇的线性范围为1.0×10-8~1.0 mol/L,经过计算,线性回归方程为如式(1)所示:

ΔI/μA=0.314log[c/(mol·L-1)]+4.075(1)

图5 Au/PAM@GO/Pd电极检测乙醇的DPV曲线(A)及Au/PAM@GO/Pd电极检测乙醇的工作曲线(B)Fig.5 DPV curves of Au/PAM@GO/Pd electrode to detect ethanol(A) and the calibration plot(B)

相关系数为0.996,从标准曲线可以计算乙醇的检测限为1.3×10-9 mol/L(LOD, S/N=3)。 当将Au/PAM@GO/Pd电极的检测性能与其它检测乙醇的方法进行比较时(表1),可以看出本文中的Au/PAM@GO/Pd电极具有更宽的线性范围和更低的检出限。

表1 Au/PAM@GO/Pd电极和其它修饰电极检测乙醇的线性范围和检测限 Table 1 Comparison of the linear range and the detection limit between the proposed and previously reported electrode used for ethanol determination
2.4 复合物修饰电极的选择性

为了考察复合物修饰电极的选择性,以MT、IPA、EG、UA、AC、LCY和AA作为实验的干扰物,测试在100倍干扰物质存在下,复合物修饰电极对乙醇检测的DPV响应信号。 如图6所示,对于浓度为1.0×10-2 mol/L的乙醇,在1.0 mol/L的AA、UA和LCY存在下几乎没有观察到干扰作用。 干扰物质为MT、AC、IPA和EG时,检测乙醇的DPV响应信号降低很小。 实验结果表明,制备的Au/PAM@GO/Pd电极作为传感器时抗干扰的能力很强,对乙醇具有很好的选择性。

图6 Au/PAM@GO/Pd电极的选择性Fig.6 The selectivity of Au/PAM@GO/Pd electrode

2.5 复合物修饰电极的稳定性和重现性

为了考察复合物修饰电极的稳定性,在含有1.0×10-2 mol/L乙醇的溶液中,利用同一支电极进行3次DPV测量实验,测量结果的RSD值为3.30%,说明复合物修饰电极具有较好的稳定性。 在相同的条件下制备3支复合物修饰电极,检测相同浓度的乙醇溶液,3支测量电极所得的DPV响应信号RSD为3.83%,说明复合物修饰电极具有较好的重现性。

2.6 对实际样品进行检测

为了考察电极的应用性能,本实验采用超市购买的泸州老窖酒进行实际检测。 采取标准加入法进行定量分析,数据结果如表2所示,当加入1.00×10-3、2.00×10-3和4.00×10-3 mol/L乙醇标准溶液时,得到加标回收率为98%~105%。 以上数据表明,制备的Au/PAM@GO/Pd电极具有一定的对实际样品进行检测的能力。

表2 乙醇的实际样品检测( n=3) Table 2 Determination of ethanol in real samples( n=3)
3 结论

本文采用MVL ATRP方法,制备了Au/PAM@GO/Pd修饰电极。 该方法制备的复合物修饰电极具有制备简单、灵敏度高、检测速度快等优点。 CV、EIS、SEM和EDS表征表明,该复合材料在电极表面上能够被成功制备,且电极导电性好、Pd粒子分散度高。 通过DPV方法利用该复合物修饰电极可以检测溶液中的乙醇。 实验结果表明,Au/PAM@GO/Pd修饰电极检测乙醇的线性范围为1.0×10-8~1.0 mol/L,检测限为1.3×10-9 mol/L( S/N=3),线性相关系数为0.996。 与类似传感器相比,该电极具有更宽的线性范围和更低的检测限,在传感器、燃料电池等领域具有广阔的应用前景。

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