專利名稱：一種新的電極表面的功能化方法
技術領域：
本發(fā)明屬于一種電極表面的功能化方法，涉及在電紡過程中用潔凈的玻碳片、金片或導電玻璃作為陰極收集聚合物納米纖維毯形成化學修飾電極的方法。
背景技術：
化學修飾電極自其問世之日起就倍受人們的關注，現(xiàn)在仍然是電化學和電分析化學中較活躍的研究領域。人們非常關注電極表面的功能化研究。至今，電極表面的功能化方法主要有(1)吸附法[曾金夢，安娜馬萊·森希爾·庫瑪，蔡東鳴，電分析，2003，15，1073；J.-M.Zen，A.S.Kumar，D.-M.Tsai，Electroanalysis 2003，15，1073]，(2)電化學輔助的共價鍵合法[艾麗絲·珍妮·朵夫娜德，電分析，2000，12，1085；A.J.Downard，Electroanalysis 2000，12，1085]，(3)滴涂法[韓小軍，唐吉林，王建國，汪爾康，電化學學報，2001，22，3367；X.Han，J.Tang，J.Wang，and E.Wang，Electrochimica Acta 2001，22，3367]，(4)整體法[徐國寶，張近中，董紹俊，微化學雜志，1999，62，259；G.Xu，J.Zhang，and S.Dong，Microchemical Journal 1999，62，259]，(5)溶膠-凝膠法[王權林，鹿宮軒，楊寶駿，朗格謬爾，2004，20，1342；Q.Wang，G.Lu，and B.Yang，Langmuir 2004，20，1342]等。上述制備方法中，都存在不同程度的缺陷，吸附法只適合金屬和半導體基底；共價鍵合法只適合于玻碳電極；滴涂法和溶膠-凝膠法雖然適合多種電極基底，但是修飾層不牢，容易開裂；整體法只是用來制備碳糊電極。發(fā)展一種新的制備方法顯然是有意義的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種新的電極表面的功能化方法。該方法為電紡過程中用潔凈的玻碳片、金片或導電玻璃作為陰極收集聚合物納米纖維毯形成化學修飾電極的方法。
本發(fā)明的技術依據(jù)為在電紡過程中，帶電的聚合物液滴在電場力的作用下被拉伸，當電場力足夠大時，聚合物液滴可以克服表面張力形成噴射細流。細流在噴射過程中，隨著溶劑的快速蒸發(fā)而固化，最終落在作為陰極的玻碳片、金片或導電玻璃上，形成了類似無紡布狀的納米纖維毯，由此可以得到納米纖維毯修飾的玻碳、金或導電玻璃電極。
實施本發(fā)明采用以下的步驟和條件在80-90℃水浴中，將修飾劑聚乙烯醇和醋酸纖維素分別溶于水，得到質量百分比濃度范圍為8-15％的溶液；室溫條件下將修飾劑殼聚糖溶于90％的濃醋酸中，得到質量百分比濃度范圍為2-3％的溶液?？梢詫⒗鋮s到室溫的三種聚合物溶液分別放在塑料注射器中進行電紡；注射器尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。噴管與水平面約成30°角，電場強度范圍為2-3kV/cm，采用潔凈的玻碳片、金片或導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯，分別控制電紡的時間為4-30秒，可以分別得到質量密度范圍為0.3-10mg/cm2的聚乙烯醇、醋酸纖維素或殼聚糖納米纖維毯修飾電極。


附圖1為電紡4秒鐘得到的0.3mg/cm2的聚乙烯醇納米纖維毯修飾導電玻璃電極。
本發(fā)明的主要特點和有益效果是電極表面的修飾膜由納米纖維組成，這與以往的電極表面修飾的分子膜大不相同。其制備方法簡單、快速，施加的電場溫和，不會破壞電極表面，并適用于多種電極材料和前體聚合物，而且電極表面的修飾物可以定量，可以批量生產。本方法適合多種電極基底，修飾層穩(wěn)定，牢固，不開裂，克服了以往修飾方法中的不足。
本發(fā)明提出的玻碳、金或導電玻璃電極上的聚合物納米纖維修飾膜，在一定的pH條件下，可提供富含電荷的離子化基團，而且聚合物納米纖維比平板基底具有更大的比表面積和表面能，吸附能力更強，從而為帶電荷物質或生物大分子等的電化學及其它性質的研究提供了一個好的前體膜。
具體實施例方式
實施例1將冷卻到室溫的在80℃水浴中得到的質量百分比濃度為8％的聚乙烯醇水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。噴管與水平面約成30°角，電場強度為2kV/cm，用潔凈的玻碳片作為陰極收集納米纖維毯4秒鐘，可以得到0.3mg/cm2的聚乙烯醇納米纖維毯修飾玻碳電極。
實施例2將冷卻到室溫的在84℃水浴中得到的質量百分比濃度為10％的聚乙烯醇水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2.3kV/cm，用潔凈的金片作為陰極收集納米纖維毯15秒鐘，可以得到4.5mg/cm2的聚乙烯醇納米纖維毯修飾金電極。
實施例3將冷卻到室溫的在85℃水浴中得到的質量百分比濃度為13％的聚乙烯醇水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2.7kV/cm，用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯20秒鐘，可以得到6.3mg/cm2的聚乙烯醇納米纖維毯修飾導電玻璃電極。
實施例4將冷卻到室溫的在90℃水浴中得到的質量百分比濃度為15％的聚乙烯醇水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為3kV/cm，用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯30秒鐘，可以得到10mg/cm2的聚乙烯醇納米纖維毯修飾導電玻璃電極。
實施例5將冷卻到室溫的在80℃水浴中得到的質量百分比濃度為8％的醋酸纖維素水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2kV/cm，用潔凈的玻碳片作為陰極收集納米纖維毯4秒鐘，可以得到0.3mg/cm2的醋酸纖維素納米纖維毯修飾玻碳電極。
實施例6
將冷卻到室溫的在83℃水浴中得到的質量百分比濃度為10％的醋酸纖維素水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2.2kV/cm，用潔凈的金片作為陰極收集納米纖維毯12秒鐘，可以得到2.3mg/cm2的醋酸纖維素納米纖維毯修飾金電極。
實施例7將冷卻到室溫的在87℃水浴中得到的質量百分比濃度為12％的醋酸纖維素水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2.6kV/cm，用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯24秒鐘，可以得到7.8mg/cm2的醋酸纖維素納米纖維毯修飾導電玻璃電極。
實施例8將冷卻到室溫的在90℃水浴中得到的質量百分比濃度為15％的醋酸纖維素水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為3kV/cm，用潔凈的金片作為陰極收集納米纖維毯30秒鐘，可以得到10mg/cm2的醋酸纖維素納米纖維毯修飾金電極。
實施例9將質量百分比濃度為2％的殼聚糖水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為3kV/cm，用潔凈的玻碳作為陰極收集納米纖維毯4秒鐘，可以得到0.3mg/cm2的殼聚糖納米纖維毯修飾玻碳電極。
實施例10將質量百分比濃度為2.2％的殼聚糖水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2.4kV/cm，用潔凈的金作為陰極收集納米纖維毯15秒鐘，可以得到4.5mg/cm2的殼聚糖納米纖維毯修飾金電極。
實施例11將質量百分比濃度為2.5％的殼聚糖水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為2.8kV/cm，用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯22秒鐘，可以得到7mg/cm2的殼聚糖納米纖維毯修飾導電玻璃電極。
實施例12將質量百分比濃度為3％的殼聚糖水溶液放在塑料注射器中，尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。實驗時，噴管與水平面約成30°角，電場強度為3kV/cm，用潔凈的玻碳片作為陰極收集納米纖維毯30秒鐘，可以得到10mg/cm2的殼聚糖納米纖維毯修飾玻碳電極。
權利要求
1.一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于在80-90℃水浴中，將修飾劑聚乙烯醇溶于水，得到質量百分比濃度范圍為8-15％的溶液；可以將修飾劑聚乙烯醇溶液放在塑料注射器中進行電紡；注射器尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管；噴管與水平面約成30°角，電場強度范圍為2-3kV/cm，采用潔凈的玻碳片作為陰極收集納米纖維毯，控制電紡的時間為4-30秒可以得到聚乙烯醇納米纖維毯修飾玻碳電極。
2.如權利要求1所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，所述的修飾劑為醋酸纖維素，可以得到醋酸纖維素納米纖維毯修飾玻碳電極。
3.如權利要求1所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，所述的修飾劑為殼聚糖；室溫條件下將殼聚糖溶于90％的濃醋酸中，得到質量百分比濃度范圍為2-3％的溶液，可以得到殼聚糖納米纖維毯修飾玻碳電極。
4.如權利要求1所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，采用潔凈的金片作為陰極收集納米纖維毯。
5.如權利要求1所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，采用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯。
6.如權利要求2所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，采用潔凈的金片作為陰極收集納米纖維毯。
7.如權利要求2所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，采用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯。
8.如權利要求3所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，采用潔凈的金片作為陰極收集納米纖維毯。
9.如權利要求3所述的一種新的電極表面的功能化方法，其特征在于，采用潔凈的導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯。
全文摘要
本發(fā)明提供一種新的電極表面的功能化方法。在80－90℃水浴中，將聚乙烯醇和醋酸纖維素分別溶于水，得到質量百分比濃度范圍為8－15％的溶液；室溫條件下將殼聚糖溶于90％的濃醋酸中，得到質量百分比濃度范圍為2－3％的溶液?？梢詫⑷N聚合物溶液分別放在塑料注射器中進行電紡；注射器尖端用移液器吸嘴作為噴口，針管和針頭合稱為噴管。噴管與水平面約成30°角，電場強度范圍為2－3kV/cm，采用潔凈的玻碳片、金片或導電玻璃作為陰極收集納米纖維毯，控制電紡的時間為4－30秒，可以分別得到質量密度范圍為0.3－10mg/cm
文檔編號G01N27/30GK1844461SQ200610016708
公開日2006年10月11日 申請日期2006年3月24日 優(yōu)先權日2006年3月24日
發(fā)明者董紹俊, 楊國程 申請人:中國科學院長春應用化學研究所