TiO2纳米管的修饰改性及对H2O2的光电化学检测

• 作 者: 刘焕
• 出 处: 东北石油大学
• 发表日期: 2021年03期
• 关键词: RGO Ag BiOCl 二氧化钛纳米管 光电化学

过氧化氢（H₂O₂）是一种工业原料,在轻工业、医药和食品等工业领域被广泛采用。研究表明,过氧化氢进入人体后会损害人体细胞,高浓度的H₂O₂甚至会诱发神经变性、糖尿病和老年痴呆等疾病。近年里,国内对研发过氧化氢新型产品方面十分重视,使其在各行各业的消耗不断增大,故过氧化氢的检测具有重要的意义。光电化学传感器法检测H₂O₂具有反应迅速、检测限低、灵敏度高、方法简便等优点,所以得到广阔的应用。由于二氧化钛纳米管具有独特的光催化性能,使其在传感器领域做出了突出的贡献。采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管,使用循环伏安法来制备RGO/Ag_（X）-TNTs光电极。通过控制外加电压和循环伏安的圈数对光电极进行优化,同时使用该光电极应用电流-时间法检测H₂O₂。结果表明,RGO/Ag_（11）-TNTs光电极,在紫外光的照射下,外加电压为0.3 V时,检测H₂O₂时会表现出最高的光电流,光电流与H₂O₂浓度关系曲线分别是（I）I(μA cm^-2)=3.02 logc（n M）+36.71(R²=0.9800,10^-7-10^-2 n M),（II）I(μA cm^-2)=3.23logc（n M）+33.74(R²=0.9819,10^-1-10⁴ n M),（III）I(μA cm^-2)=8.46logc（n M）+8.41（R²=0.9708,10⁵-10⁷ n M）。其中第三段曲线的灵敏度为10.08μA m M^-1 cm^-2并且检测限为20μM（S/N=3）。采用连续离子层吸附反应法（STLAR）,形成Bi OCl_（X）-TNTs（x=20,25,30,35,40）复合材料。通过SEM观察到Bi OCl是由无数的纳米薄片制成。对此光电极施加电压进行优化,在紫外光照射下,通过电流-时间法,当施加电压为0.2 V,检测0.1 m M H₂O₂+0.01 M PBS溶液,发现Bi OCl_（30）-TNTs对H₂O₂展现最高光电流。用此检测H₂O₂(10^-1 n M～10⁷ n M)时光电流与浓度线性方程分别为,I(μA cm^-2)=2.01og C（n M）+36.28(R²=0.9833,10^-7-10^-2 n M),I(μA cm^-2)=6.00log C（n M）+40.11(R²=0.9407,10^-1n M-10²n M),I(μA cm^-2)=2.23log C（n M）+47.05（R²=0.9943,10³ n M-10⁷ n M）。第二段曲线的检测限为0.05 n M（S/N=3）,灵敏度是14.69μA m M^-1 cm^-2,同时传感器具有优异的选择性和良好的稳定性。