鉑黑溶膠

鉑黑溶膠

金屬鉑的極細粉末呈黑色,所以叫鉑黑。用作催化劑,氣體吸收劑。 用化學還原法製備了納米鉑溶膠,透射電鏡顯示其粒徑約為5nm,經過電化學沉積可將鉑溶膠修飾於鉑盤電極上。在中性介質中,鉑溶膠修飾電極對溶液中魯米諾的電化學發光具有明顯的增敏作用,且具有較好的穩定性。維生素C對此增敏的電化學發光有強烈的猝滅作用。

介紹

鉑黑元素符號Pt,原子量195.05。黑色粉末。在0℃時能吸附大量氫氣。不溶於無機酸或有機酸。可溶於王水。用作催化劑,氣體吸收劑。灼燒或電解氯鉑酸可製得鉑黑。黑色粉末, 溶於王水;不溶於水和無機酸。

金屬鉑的極細粉末呈黑色,所以叫鉑黑。表觀密度15.8-17.6。溶於王水。一般使它積聚在石棉或其他多孔物質的表面上,如將石棉,浸入氯鉑酸或氯鉑酸銨溶液中,取出後灼燒,即得鉑棉。鉑黑、鉑(石)棉能吸附大量的氫、氧等氣體,在許多氣體反應中可用作催化劑。例如氨的氧化等。電解氯鉑酸也可使鉑黑鍍在鉑或金電極的表面上,在電化學中常用作氫電極或其他氣體電極。鉑黑可由鉑鹽溶液中加鋅或鎂還原而製得。

鉑黑催化劑的製備方法

在鹼溶液中用甲醛、肼、甲酸鈉、硼氫化鈉等還原劑還原氯鉑(IV)酸,可製得鉑黑催化劑。

(1)用甲醛還原製備鉑黑催化劑

取氯鉑酸溶液80mL(含鉑20g,難溶時可加少量鹽酸),加入33%甲醛水溶液150mL。激烈攪拌下冷卻至-10 ℃以下,向其中滴入50%氫氧化鉀水溶液420mL,溫度保持在4-6 ℃以下,滴完後在30min內讓溫度上升至55-60℃,使還原進行完畢。冷卻後用傾瀉法除去上部澄清液,加入蒸餾水,傾去上清液,反覆操作,洗去鹼和氯離子。然後吸濾出沉澱物,吸濾時,注意使催化劑始終被水覆蓋,否則會起火。吸濾出的催化劑,置乾燥器中乾燥保存。

(2)用硼氫化鈉還原製備鉑黑催化劑。

由硼氫化鈉還原氯鉑酸得到的鉑黑催化劑,在用於催化烯烴,如辛烯-1還原時,其活性比氧化鉑(Adams)催化劑高一倍。

在100mL圓底燒瓶中裝有磁力攪拌棒、氫氣導入管,氣體導出管和一個套有橡皮帽的側管。氣體導出管和一個壓力計相連,氫氣導入管和一個用作氫氣發生瓶的三角燒瓶相連。將圓底燒瓶放在25 ℃的恆溫水浴中,在圓底燒瓶內放入0.20M的氯鉑酸1.0mL,及無水乙醇40mI,並將瓶中充滿氮氣。從套有橡皮帽的側管中注入1.00M的硼氫化鈉乙醇液5.0mL,使氯鉑酸還原,再加6M鹽酸4.0mL,破壞過量的硼氫化鈉,就可以原位製得所需的鉑黑催化劑,在氫氣發生瓶中放入酸性水溶液,並由滴定管滴入1.0M硼氫化鈉溶液,使發生氫氣。這時可將待氫化的反應底物加入圓底燒瓶,將氫氣發生瓶中產生的氫氣從導入管中導入,就可以使底物還原。

鉑溶膠對魯米諾電化學發光的增敏作用

電化學發光(ECL)是通過電極反應誘導化學發光的一種分析方法,已套用於許多無機物和有機物的分析測定,尤其在生物分析領域備受關注。對於以魯米諾為發光試劑的體系而言,使用增敏劑增強其發光,可更有效的套用於一些生物活性分子的檢測,因而尋找有效合理的增敏措施對開展生物分子的ECL研究有重要意義。近年來,納米科技迅速發展,納米微粒作為納米材料備受關注。本實驗用化學還原法合成了金屬Pt納米微粒,並通過電化學沉積修飾到電極表面上。修飾電極對以魯米諾為發光試劑的電化學發光有明顯的增敏作用,且具有較好的穩定性,可利用該修飾電極測定痕量維生素C,靈敏度極高。

鉑溶膠及修飾電極的製備

製備鉑溶膠的所有玻璃器皿均用王水浸洗,根據文獻,將4mL質量分數為5%HPtCl溶液加入340mL水中,加熱到80℃,在磁力攪拌下快速加入60mL1%檸檬酸二氫鈉溶液,恆溫1h。加入極少量NaBH並回流30min後浸入冷水中終止反應,即可製得納米鉑水溶膠,濃度為1.4×10 mmol/L,經透射電子顯微鏡觀察,鉑顆粒的平均粒徑約為5 nm,於冰櫃中存放數月不發生團聚。將盤旋鉑電極用金相砂紙磨平,用氧化鋁懸濁液拋光,然後依次用無水CHOH和水超聲洗滌。將處理後的電極浸入上述鉑溶膠中,於0.2~ 2 V循環掃描15 min,納米鉑沉積在電極表面,取出電極後用水反覆沖洗,即製得鉑溶膠修飾電極。

實驗方法

在電解池中加入1mL緩衝溶液,用微量注射器加入魯米諾溶液,將電極系統(盤旋鉑電極為工作電極、鉑絲為輔助電極、銀絲為參比電極)置入其中並施加正矩形脈衝電壓(1.5V, 0V),脈衝占空比為1:5,半周期4s,用微弱光監測器檢測光強。

在中性介質中,鉑溶膠修飾電極對溶液中魯米諾的電化學發光具有明顯的增敏作用,且具有較好的穩定性。維生素C對此增敏的電化學發光有強烈的猝滅作用。因此,利用該修飾電極可測定痕量維生素C。靈敏度極高,檢出限為2.0×10 mol/L,並實現了片劑的檢測,方法準確、可靠。

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