基于磷钨酸∕ZnO纳米纤维的抗坏血酸传感器的制备与研究.pdf

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1、第42卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第7期2014年7月ChineseJournalofAnalyticalChemistry968～974DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．140049基于磷钨酸／ZnO纳米纤维的抗坏血酸传感器的制备与研究翁静2吴静萍尹凡(江苏大学化学化工学院，镇江212013)(常熟理工学院化学与材料工程学院，常熟215500)(苏州大学医学部药学院，苏州215123)摘要利用静电纺丝技术在铂电极表面制备了氧化锌纤维膜载体，通过在氧化锌纤维表面电沉积磷钨酸，得到氧化锌

2、负载磷钨酸修饰铂电极。扫描电镜显示氧化锌纤维呈网状结构，纤维直径约为300llm，红外光谱法确认了磷钨酸在纤维表面的附着。研究结果表明，该电极对抗坏血酸响应快速、灵敏度高，在8．8x10一3．3x10mol／L浓度范围内，抗坏血酸与修饰电极响应信号呈线性关系，检出限为2．5x10mol／L。本研究为抗坏血酸的快速检测提供了一种新方法。关键词杂多酸；静电纺丝；纳米纤维；修饰电极；抗坏血酸1引言杂多酸(Heteropolyanions，HPAs)是一种含有氧桥的多核配合物，其结构中含有多个高价氧化态金属离子，氧化还原状态很稳定，可

3、在不影响其结构的情况下，通过改变杂原子或配原子来调整氧化还原电势卫J。其中Keggin型结构的杂多酸因其较高的稳定性而研究较多l3I4J，如Wang等研究了磷钼酸和半胱氨酸修饰金电极的电化学行为J。由于HPAs在极性溶剂中具有较大的溶解度，使用过程中极易流失，且常规HPAs修饰电极的比表面积小J，因此实际应用中需将其固载于合适载体上，增大固载量，提高比表面积，改善其催化性能。目前，负载型杂多酸电极修饰材料通常选择将杂多酸负载在纳米颗粒、石墨烯等材料上，然后通过制备碳糊电极、溶胶一凝胶技术或自组装技术将负载有杂多酸的纳米材料修饰

4、到电极表面卜“]。有研究者结合一维纳米材料优良的电子传导性、高比表面积和稳定性，利用复合材料之间的协同作用构建杂多酸／纳米纤维复合材料修饰电极，以提高电极的有效面积和催化活性，选用的纳米纤维主要为碳纳米管H，如制备高负载磷钨酸修饰纳米碳管用于测定N0i，检出限低至0．2p．mol／L_l。现有文献多采用纳米碳管作为HPAs载体，目前有关过渡金属氧化物固定HPAs的研究较少。本研究采用静电纺丝技术在铂电极表面制备ZnO纳米纤维，运用电沉积技术将Keggin型磷钨酸(Phospho．tungsticAcid，PWA)负载于ZnO纳

5、米纤维上以增加其活性中心数目，半导体材料ZnO的引入增强了膜的导电性，使修饰电极具有较强的电子传递能力。通过对该修饰电极的电化学性质及其对抗坏血酸(AA)的电催化性能研究，证明了PWA／ZnO／Pt电极对酸性磷酸盐缓冲溶液(PBS)中AA有较好的催化活性，AA在8．8×l0～～3．3×104mol／L浓度范围内与修饰电极上的电流信号值呈线性关系，检出限为2．5×10～mol／L，本研究有望应用于AA快速检测。2实验部分2．1仪器与试剂高压电源(Es3OP_5w／DDP；苏州)；微量注射泵(781101；美国KDScientif

6、ic公司)；管式炉(GSL一1300X，合肥科技材料技术有限公司)；电化学工作站(RST3120；苏州瑞思特电子有限公司)，电解池为单室三电极系统，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极，铂片(7mm×2mm)为辅助电极，PWA／ZnO电纺纤维修饰的铂电极为工作电极；数字化扫描电子显微镜(KYKY2800；中国研究院北京科学仪器研制中2014-01—15收稿；2014-04—17接受本文系江苏省自然科学基金(No．BK20131191)、苏州市科技发展计划(No．SYN201302)资助项目}E—mail：jscsyf@msn．co

7、rn970分析化学第42卷的电子传递能力，增加了PWA在电极表面的覆盖度，因而具有更好的电化学活性。修饰电极氧化峰电流大小与电极表面PWA的电活性面积相关，而PWA活性面积大小与电沉积时的扫描圈数有关。图3为PWA／ZnO／Pt第一个阳极峰E峰电流与电沉积PWA扫描圈数的关系。随着扫描圈数的增加，由于被PWA膜包裹，电极表面PWA活性大小随其面积增加而峰电流增大，表明PWA已逐步沉积到ZnO纤维表面。以PWA的第一个阳极峰E为例，峰电流的增加与扫描圈数几乎呈线性关系，也证实了在ZnO膜基底上形成了E／V(vsSCE)均匀、有序

8、的多层膜。然而当扫描圈数大于l2时，图2ZnO／~，PWA／Pt与PWA／ZnO／Pt电极在电解液氧化还原峰电流随圈数仅微弱的增加，说明沉积在为pH5．0的0．1moL／LPBS中的循环伏安图，扫描速ZnO纤维表面的PWA达到饱和状态，该现象与报道率为100mV／s文献u引一