纳米孔金膜电极的制备及应用

摘要：在氨性溶液中，以HAuCl4和AgNO3为原料，采用电化学还原法直接在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上沉积金银合金膜，然后用HClO4溶液去合金化，较活泼的金属银溶解，从而制备了高表面积的金膜修饰电极，并对修饰电极进行了表征。金膜的表面积可通过调控电解的条件来控制，所制备的金膜电极可采用L半胱胺酸自组装法进一步功能化，并应用于高灵敏和高选择性测定Cu2+。在优化实验条件下，Cu2+的吸附时间为5 min，采用线性扫描伏安法测定Cu2+浓度的线性范围为0.05～ 4.0 molL，检出限为0.03 molL，对1 molL Cu2+平行测定9次，其相对标准偏差为4.3%。本方法用于环境水样中Cu2+的测定，结果令人满意。

关键词：金； 电化学沉积； L半胱胺酸； Cu2+

1引言

近年来，由于金（Nanoporous gold，NPG）膜具有大的比表面积及良好的化学稳定性，在催化、传感器和燃料电池等方面引起了人们的广泛兴趣[1～7]。金膜通常采用去合金法制备，首先制备含金的双金属合金， 如AuAg， AuZn等，然后利用化学或电化学的方法将较活泼的金属选择性去除，即可得到金[8～10]。

在催化及电化学应用中，金需要固定于固体基底，如金电极[11～13]、玻碳电极[14，15]和硅的基底[16，17]表面，制备的主要方法有：金基底腐蚀法[11～13]、直接粘结法[14，15]和沉积合金去合金法[16，17]等。在附着力较差的基底表面（如硅和玻璃），一般要预先沉积Cr膜，然后沉积合金。最近，由于氧化铟锡（Indium tin oxide， ITO）导电玻璃具有良好的光学透明性、高的导电率、宽的电化学电位窗、低的电容电流、稳定的化学和物理性质、较好的附着力、以及便宜的价格等特性，在作为电极材料方面引起了人们的广泛关注[18，19]。目前尚未见在ITO基底上制备金膜的报道。本研究采用电化学方法在ITO电极表面直接沉积金银合金，然后用化学方法选择性溶解金属银，在ITO电极表面成功地制备了金膜。电极的金表面可自组装单层L半胱胺酸实现功能化，并应用于高灵敏度和高选择性地测定Cu2+。

3结果与讨论

3.1金膜电极的表征

在透明导电玻璃表面电化学沉积金银合金膜，在HClO4溶液中用化学法去合金化获得金膜。由ITO电极表面金膜的SEM图（图1）可见，沉积的金银合金膜粗糙并有些裂缝（图1A），去合金化后孔隙明显增多增大，然而SEM图并不能得到金膜的立体结构（图1B）。[TS（][HT5”SS]图1金银合金（A）和金膜（B）的扫描电子显微镜（SEM）图，c图是其局部放大图

4溶液中的循环伏安图，其电位扫描范围为0～1.5 V，电位扫描速度为0.02 Vs。使用裸ITO电极时，曲线a未出现明显的氧化还原峰；而金银合金膜电极出现金和银的两对氧化还原峰（曲线b），说明金和银沉积于ITO电极表面；NPGITO电极仅出现金的一对氧化还原峰（曲线c），表明银已完全溶出，在+0.8 V处金氧化物的还原峰增强，根据峰面积可以计算出还原过程的电量[10]，从而估算电极上沉积金的有效面积，可得与之相应的表面粗糙因子为3.1，即NPGITO电极具有比平面金电极更大的活性比表面，可用于电化学传感器的构建。