多壁碳納米管_磷鉬酸修飾電極對(duì)抗壞血酸的電催化作用

1、第8期化 學(xué) 世 界459多壁碳納米管/磷鉬酸修飾電極對(duì)抗壞血酸的電催化作用羅宿星, 伍遠(yuǎn)輝, 勾 華11, 21(1. 遵義師范學(xué)院化學(xué)系, 貴州遵義563002; 2. 重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院, 重慶400045摘 要:制備了GC/M WNTs/PM o 12O 3-40修飾電極, 研究了其在硫酸溶液中的電化學(xué)行為, 采用循環(huán)伏安法研究了修飾電極對(duì)抗壞血酸的電催化特性。結(jié)果表明, 該修飾電極在硫酸溶液中的電化學(xué)行為是表面控制過(guò)程?？箟难岬臐舛仍? 101 10m ol/L 范圍內(nèi), 催化電流與抗壞血酸的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系, 該修飾電極具有較好的穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:磷鉬酸; 碳納米管;

2、 抗壞血酸; 修飾電極中圖分類號(hào):O 646. 54 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):0367 6358(2010 08 0459 03-3-2Electrocatalytic A ctivit y of M ulti carbon N anotube Electrode/Phosphomolybdic A cid M odified Electrode for A scorbic A cidLUO Su xing 1, WU Yuan hui 1, 2, GOU H ua 1(1. Depar tme nt of Che mistry , Zunyi N or mal Colleg e , G u

3、iz h ou Zuny i 563002, China; 2. S chool of M ate rial S cience and En gineer ing , Chong qing Univ ersity , Chong qing 400045, ChinaAbstract:GC/M WNT s/PM o 12O 3-40mo dified electr ode w as prepared and its electrochemical behavior in H 2SO 4solutio n w as studied. T he electro chemical char acter

4、istics of the modified electro de w ere studied byusing cyclic v oltam metry. T he result show ed that electrochemical behavior of the m odified electrode in H 2SO 4solution w as a diffusion contro lled process. T here w as a g ood linear relationship betw een the peak current and the concentr ation

5、 o f asco rbic acid in the rang e of 3 10-31 10-2mol/L. T he m odified electr ode had goo d stability.Key words:pho spho moly bdic acid; carbon nanotube; asco rbic acid; m odified electrode雜多酸作為一類豐富的無(wú)機(jī)金屬氧化物群, 由于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì), 已在催化、分子材料3和醫(yī)藥4等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用, 成為人們廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。但雜多酸比表面積小, 不利于充分發(fā)揮催化活性, 將雜多酸有效地負(fù)載于合適

6、的載體上, 使其高度分散, 以增大其比表面積, 提高催化效率, 因而在實(shí)際應(yīng)用中受到人們的關(guān)注。目前, 科研工作者對(duì)于負(fù)載雜多酸修飾電極的研究主要集中在把雜多酸作為摻雜物摻雜于聚吡收稿日期:2009 12 31; 修回日期:2010 06 1751, 2咯、聚苯胺等導(dǎo)電聚合物方面, 而對(duì)于將其摻雜于多壁碳納米管中制備修飾電極的研究國(guó)內(nèi)鮮見(jiàn)報(bào)道。雜多酸修飾電極常用來(lái)檢測(cè)一些電活性無(wú)機(jī)物6, 7, 如NO -2, 而對(duì)生物電活性物質(zhì), 如抗壞血酸的研究較少。本文制備了多壁碳納米管/磷鉬酸復(fù)合膜修飾電極, 研究了它在硫酸溶液中的電化學(xué)行為, 發(fā)現(xiàn)它對(duì)抗壞血酸存在催化作用。1 實(shí)驗(yàn)部分基金項(xiàng)目:貴州省

7、教育廳自然科學(xué)研究資助項(xiàng)目(2008068 ; 遵義市科技局基金資助項(xiàng)目(科合社200824作者簡(jiǎn)介:羅宿星(1984 , 女, 四川眉山人, 碩士, 講師, 主要從事電分析化學(xué)方面的研究。E m ail:luosuxing123123163. com460化 學(xué) 世 界 2010年91. 1 儀器與試劑CH I 660C 型電化學(xué)工作站(上海辰華公司 ; 三電極體系:飽和甘汞電極(SCE 為參比電極, 鉑電極為對(duì)電極, 玻碳電極或修飾電極為工作電極?；瘜W(xué)試劑均為分析純, 實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水。1. 2 實(shí)驗(yàn)方法1. 2. 1 電極的預(yù)處理玻碳電極分別用1800#, 2000#, 4000#

8、金相砂紙打磨拋光, 再依次用丙酮, 乙醇, 10%NaOH 溶液, 1! 1的H NO 3溶液, 二次蒸餾水清洗, 烘干備用。1. 2. 2 GC/M WNTs/PM o 12O 3-40修飾電極的制備經(jīng)預(yù)處理的玻碳電極以50mV/s 掃速在0. 5mol/L H 2SO 4中在-0. 21. 2V 之間掃描至穩(wěn)定, 烘干。把處理后的多壁碳納米管超聲分散于磷鉬酸水溶液中, 磷鉬酸分子就會(huì)通過(guò)自發(fā)而強(qiáng)烈的化學(xué)吸附作用被吸附到多壁碳納米管表面8, 這樣就能使其分散, 防止聚集, 從而產(chǎn)生穩(wěn)定的黑色懸浮液。處理后的玻碳電極置于懸浮液中, 循環(huán)伏安掃描至穩(wěn)定, 用二次蒸餾水洗滌。2 結(jié)果與討論2. 1

9、 碳納米管和磷鉬酸在玻碳電極上的聚合玻碳電極在多壁碳納米管和磷鉬酸混合液中的連續(xù)循環(huán)伏安圖見(jiàn)圖1。由圖可以看出, 隨著掃描次數(shù)的增加, 峰電流增大, 表明修飾膜的增長(zhǎng)。循環(huán)伏安圖中氧化還原峰表明磷鉬酸以大陰離子作為對(duì) 離子的形態(tài)摻雜到碳納米管中。別為+0. 31、+0. 17、-0. 05V, 與文獻(xiàn)值相符, 并且陰極峰電流值幾乎與對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極峰電流值相等。在酸性溶液中, PMo 12O 3-40這三對(duì)峰對(duì)應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)如下10:-+PM o 12O 3-40+2e +2H -+H 2PM o 12O 3-40+2e +2H -+H 4PM o 12O 3-40+2e +2H2PM o 12O

10、3-404PM o 12O 3-406PM o 12O 3-40(1 (2 (3反應(yīng)(1 、(2 、(3 分別對(duì)應(yīng)于氧化還原峰1、2、3, 這些反應(yīng)均伴隨著質(zhì)子化過(guò)程。以峰2為例, 作峰電流I p 與掃描速率v 的關(guān)系圖(見(jiàn)圖2 , 由圖可知, 在低于200m V/s 的掃描速率下, 陰極和陽(yáng)極峰電流與掃描速率成線性關(guān)系。因此, PMo 12O 3-40的電化學(xué)行為是表面控制過(guò)程。圖2 修飾電極在0. 5mol/L H 2SO 4溶液中于不同掃描速率下的循環(huán)伏安圖(ad:50, 100, 150, 200mV s -12. 3 GC/M WNTs/PM o 12O 3-40修飾電極對(duì)抗壞血酸的

11、電催化圖3為GC/M WNTs/PM o 12O 3-40修飾電極在不同濃度的抗壞血酸上的循環(huán)伏安圖。經(jīng)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 裸玻碳電極和多壁碳納米管修飾電極對(duì)抗壞血酸在0. 43V 附近無(wú)氧化還原峰; 而GC/MWNT s/PMo 12O 3-40修飾電極對(duì)抗壞血酸在0. 43V 附近有明顯的電催化作用, 且峰電流與抗壞血酸濃度呈良好的線性關(guān)系(見(jiàn)圖3 , 相關(guān)系數(shù)r =0. 988。圖1 玻碳電極在多壁碳納米管和磷鉬酸溶液中的連續(xù)循環(huán)伏安圖2. 2 GC/M WNT s/PM o 12O 40修飾電極在硫酸溶液中的電化學(xué)行為圖2為GC/MWN Ts/PM o 12O 3-40電極在0. 5mol

12、/L H 2SO 4溶液中于不同掃描速率下的循環(huán)伏安圖。由圖可見(jiàn), 修飾電極在H 2SO 4溶液中有三對(duì)準(zhǔn)可逆的氧化還原峰, 峰電流隨著掃描速率的增加 , 1圖3 G C/M W NT s/PM o 12O 3-40修飾電極在不同濃度的抗壞血酸上的循環(huán)伏安圖(a d:3 10-3、7 10-3、9 10-3、1 10-2mo l/L 抗壞血酸3-第8期化 學(xué) 世 界4612. 4 掃描速率的影響圖4為不同的掃速對(duì)峰電流的影響圖, 圖中抗壞血酸的濃度為7 10-3mol/L, 掃速依次為a. 50; b. 100; c. 150; d. 200; e. 250mV/s 。由圖可知, 抗壞血酸的氧

13、化峰電流隨掃速的增加而增大, 且峰電流與掃速成正比(見(jiàn)圖5 , 其線性相關(guān)系數(shù)r =0. 991, 表明該過(guò)程主要受表面過(guò)程控制。3 結(jié)論(1 采用循環(huán)伏安法制得GC/M WNT s/PMo 12O 3-40修飾電極, 在低于200mV/s 的掃描速率下, 它在硫酸溶液中的電化學(xué)行為是表面控制過(guò)程。(2 GC/M WNT s/PMo 12O 40修飾電極對(duì)抗壞血酸有明顯電催化作用, 且峰電流與抗壞血酸濃度呈良好的線性關(guān)系。(3 抗壞血酸的氧化峰電流隨掃速的增加而增大, 且峰電流與掃速成正比, 該過(guò)程主要受表面過(guò)程控制, 該修飾電極具有良好的穩(wěn)定性。參考文獻(xiàn):1 Y ang L , H aruo

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