離子液體石墨烯修飾碳纖維微電極電化學(xué)性能研究.doc

離子液體石墨烯修飾碳纖維微電極電化學(xué)性能研究 離子液體-石墨烯修飾碳纖維 微電極電化學(xué)性能研究 范躍娟沙翠翠唐旻奕冉菊程寒 （中南民族大學(xué)藥學(xué)院，湖北武漢430074） 【摘要】本實驗制備了離子液體-石墨烯修飾碳纖維微電極，采用循環(huán)伏安法和差分脈沖伏安法測定多巴胺（DA）在該修飾電極上的電化學(xué)行為。實驗結(jié)果顯示，修飾后電極的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性明顯增加,DA在修飾電極上的氧化過程受擴散控制。在510-7-110-4mol/L濃度范圍內(nèi)，DA在修飾電極上的氧化峰電流與其濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。 關(guān)鍵詞離子液體；石墨烯；多巴胺；循環(huán)伏安法；差示脈沖伏安法 ElectrochemicalPerformanceofIonicLiquid-GrapheneModifiedCarbonFiberMicroelectrode FANYue-juanSHACui-cuiTANGMin-yiRANJuCHENGHan (Collegeofpharmacy,South-CentralUniversityforNationalities,WuhanHubei430074,China) 【Abstract】Inthispaper,thecarbonfibermicroelectrodemodifiedwithionicliquid-graphenepositeswasfabricated,theelectrochemicalbehaviorsofdopamine(DA)atthemodifiedcarbonfibermicroelectrodeweredeterminedwithcyclicvoltammetryanddifferentialpulsevoltammetricmethod.Theresultsshowedthatthemodifiedelectrodeshowedgoodstabilityandduplicability.TheoxidationofDAonthesurfaceofthemodifiedcarbonfibermicroelectrodebelongstothediffusioncontrolledreaction.Inthe20mmol/LTris-HCl(pH7.4)buffersolution,forDAdetermination,theoxidationpeakcurrentandtheconcentrationofDAshowedgoodlinearrelationships. 【Keywords】Ionicliquid;Graphene;Dopamine;Cyclicvoltammetrymethod;Differentialpulsevoltammetricmethod 0前言 石墨烯（graphene，Gr）具有獨特的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、良好的導(dǎo)電性能和優(yōu)良的機械性能，對待測物質(zhì)有一定的電催化作用，可以實現(xiàn)良好的重現(xiàn)性和可再生性1。由于石墨烯在普通溶劑中很難形成均勻穩(wěn)定的分散狀態(tài)，晶體結(jié)構(gòu)完整的石墨烯除了能夠吸附一些分子和原子外，表面并不活潑2。離子液體有較高的導(dǎo)電性和良好的溶解性，在電化學(xué)測定過程中表現(xiàn)出較強的導(dǎo)電效率3，有助于GR的分散，有利于其電化學(xué)優(yōu)異性能的進一步發(fā)揮4。多巴胺（DA)有很強的電化學(xué)活性,是神經(jīng)遞質(zhì)電化學(xué)分析的主要研究對象。實現(xiàn)DA在體檢測必須滿足3個條件：電極尺寸足夠?。混`敏度足夠高和有效抗干擾5。因此通過本次實驗可以為探究檢測人體DA的方法提供線索。 本文以石墨烯和離子液體1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽(BMIMPF6)作修飾劑構(gòu)建GR-BMIMPF6復(fù)合修飾碳纖維微電極，得到對DA有良好催化作用的修飾電極，并考察了DA在該修飾電極上的電化學(xué)行為，了解離子液體-石墨烯修飾碳纖維微電極的電化學(xué)性能。 1儀器與試劑 1.1儀器裝置 XD-RFL倒置顯微鏡（寧波舜宇儀器有限公司）；CHI660D化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）；FE20K型酸度計（瑞士梅特勒-托利多集團）；超聲清洗儀（KQ-400KDE型高功率數(shù)控超聲波清洗器）；電化學(xué)實驗采用雙電極系統(tǒng)：碳纖維微電極為工作電極，Ag/AgCl為參比電極。 1.2試劑 碳纖維（直徑6m，吉林市神舟碳纖維有限責(zé)任公司）；石墨烯（中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所）；離子液體（1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（BMIMPF6），蘭州化學(xué)物理研究所），殼聚糖（CHIT，脫乙酰度95%，Sigma公司）；冰醋酸；多巴胺標(biāo)準(zhǔn)品（中國藥品生物制品檢定所），用0.1mol/L的HClO4分別配置成1.010-2mol/L的母液，置于4的冰箱冷藏室中保存，使用時用Tris-HCl緩沖溶液稀釋到所需的濃度；實驗用水為超純水。 2電極的制作 將碳纖維微電極置于超聲后的離子液體-石墨烯復(fù)合物分散液中，將碳纖維浸沒在離子液體-石墨烯復(fù)合物分散液中，靜置2min，取出，紅外燈下烘干，用超純水清洗修飾電極，除去吸附不牢固的離子液體-石墨烯復(fù)合物，即可制得離子液體-石墨烯復(fù)合物修飾碳纖維微電極。 3實驗內(nèi)容與結(jié)果分析 3.1修飾前后碳纖維電極測定110-4mol/LDA溶液 配置pH=5.0、7.2、9.0的20mMTris-HCl緩沖溶液，用不同pH值的緩沖溶液稀釋1.010-2mol/LDA的母液制備110-4mol/LDA溶液。 用同一根碳纖維電極修飾前和修飾后分別測定不同pH值緩沖液下的110-4mol/LDA溶液，用DPV掃描5圈，比較修飾前后電極峰電流穩(wěn)定性。實驗證明裸碳纖維微電極修飾后峰電流穩(wěn)定性比修飾前電極有明顯的增加；當(dāng)pH值過大時，修飾后電極的穩(wěn)定性較差。 由3.1可得：離子液體-石墨烯修飾碳纖維微電極在合適的pH值緩沖溶液中具備較高的穩(wěn)定性。因此，后續(xù)實驗選擇最佳pH值7.2的緩沖溶液（如圖1）。 3.2DA氧化峰電流與掃速的關(guān)系 用循環(huán)伏安法測定碳纖維微電極修飾后在1.010-4mol/LDA溶液（pH7.2Tris-HCl稀釋）中的電化學(xué)行為，掃速范圍分別為10，20，50，100，200，500，1000mV/s的循環(huán)伏安圖，如圖2。隨掃描速率的增加，DA氧化峰電位向正方向移動，峰電流逐漸增大。電極修飾后DA的氧化峰電流與掃速的平方根基本都成正比，線性回歸方程為：Ip(A)=9.210-10V1/2(mv/s)+1.710-8，R2=0.9987；表明修飾后碳纖維微電極上DA的氧化過程受擴散控制。掃速過大時充電電流過大，基線不穩(wěn)，不利于峰電流的測定；當(dāng)掃速過低時，峰電流小不易于測定；掃速為100mV/s時，峰形穩(wěn)定，信噪比好，故選擇100mV/s。 3.3DA氧化峰電流與濃度的關(guān)系 用20mMTris-HCl（pH7.2）緩沖溶液逐級稀釋法配制下述濃度的DA溶液，分別為1.010-45.010-52.010-55.010-62.010-61.010-6M。將一根經(jīng)修飾的碳纖微電極分別在上述溶液中進行差分脈沖掃描，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，在1.010-6-1.010-4M的濃度范圍內(nèi)，DA氧化峰電流與濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。線性方程為：Ip(A)=110-4C(mol/L)+1.310-11，R2=0.9996。 4實驗結(jié)論 本實驗采用離子液體-石墨烯修飾碳纖維微電極和裸碳纖維電極伏安法測定DA溶液。實驗表明，離子液體-石墨烯修飾碳纖維微電極穩(wěn)定性好；DA在修飾電極上的氧化過程受擴散控制。DA在修飾電極上的氧化峰電流與其濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，該修飾方法具有良好的靈敏度和抗干擾性，有望用于活體中DA濃度的檢測。 參考文獻 1韓金土,曹立新,楊豪.石墨烯/離子液體/殼聚糖/血紅蛋白修飾玻碳電極檢測過氧化氫J.信陽師范學(xué)院學(xué)報:自然科學(xué)版,xx,25(3):360-368. 2徐超,陳勝,汪信.基于石墨烯的材料化學(xué)進展J.應(yīng)用化學(xué),xx,28(1):1-9. 3JiQM,ItaruH,PaekSM,etal.Layer-by-LayerFilmsofGrapheneandlonicLiquidsforHighlySelectiveGasSensingJ.AngewChemIntEd,xx,49:9737. 4LiFH,ChaiJ,YangHF,etal.SynthesisofPt/ionicliquid/graphenenanopositeanditssimultaneousdetermin