亚硝酸盐在聚丙烯酸-多壁碳纳米管修饰电极上的测定研究
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碳纳米材料在修饰电极领域的应用谷飞;鲍昌昊;黄蓉萍;马静芳;李元;李梅;程寒【摘要】Carbon nanomaterials have received great interest because of their unique mechanical, electrical, and chemical properties.Especially, some kinds of novel carbon materials including carbon nanotubes and graphene due to great specific surface area, high conductivity, and good biocompatibility become research focus.Carbon nanomaterials have showed their unique advantages for modified electrodes in electrochemical field.Carbon nanomaterial modified electrode has high sensitivity, selectivity and good medium ellect.This paper mainly review the research and application of carbon nanomaterials including carbon nanotubes, graphene, fullerene, and nanodiamond to modified electrodes.%碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能等特点,被人们广泛研究,特别是具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管和石墨烯更是研究的热点,在电化学领域显示出独特的优势.采用碳纳米材料修饰的电极具有高灵敏度、高选择性及优良的媒介作用.主要阐述了碳纳米材料在修饰电极领域中的应用,从功能及应用上重点探讨了近年来碳纳米管、石墨烯、富勒烯、纳米金刚石等碳纳米材料在修饰电极领域的研究进展.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2017(028)002【总页数】6页(P263-268)【关键词】碳纳米材料;修饰电极;石墨烯;碳纳米管;富勒烯【作者】谷飞;鲍昌昊;黄蓉萍;马静芳;李元;李梅;程寒【作者单位】中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074;中南民族大学药学院,湖北武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】O657.1纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料. 碳纳米材料主要包括碳纳米管(CNT)、石墨烯(CP)、富勒烯以及金刚石,有序介孔碳等.1991年日本饭岛博士[1]在用高分辨透射电镜观察C60的结构时发现了碳纳米管,碳纳米管又称巴基管,按照石墨烯片层数可把其简单分为:单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs). 2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫[2]用实验方法从石墨中分离出了石墨烯(Graphere, CP),由此证明了石墨烯能单独存在. 近年来石墨烯掺杂技术的研究取得了很大的进展,出现了碳掺杂石墨烯,硼掺杂石墨烯等新材料. 富勒烯是一个大家族,包括C50,C60,C70等. 纳米金刚石硬度高,化学性质稳定,其研制和应用一直是研究的热点. 有序介孔碳是二十世纪九十年代出现的一种纳米碳材料,在制作储氢材料和电极方面具有很好的应用前景.由于碳纳米材料具有良好的力学、电学及化学性能而被人们广泛研究,特别是具有大比表面积、高的电导率和良好生物相容性的碳纳米管和石墨烯更是研究的热点.这些新型碳材料具有优异的物理和化学特性,被广泛应用于诸多领域,特别是在电化学研究中显示出其独特的优势.1.1 电催化作用碳纳米管修饰电极经常被应用于电催化方面,如应用在肾上腺素(EP),抗坏血酸(AA),多巴胺(DA)等物质的测定上. 唐婧等[3]利用碳纳米管修饰玻碳电极,对特丁基对苯二酚进行了检测,采用循环伏安法和差分脉冲法考察了对特丁基对苯二酚在裸电极以及修饰电极上的电化学行为,对比实验的结果表明碳纳米管修饰的玻碳电极对特丁基对苯二酚的氧化具有较好的电催化活性,电极性能稳定. 碳纳米管复合材料的修饰电极在电催化方面也有很多应用. 张娜等[4]制备了中性红功能化的多壁碳纳米管复合材料修饰电极,并研究了其电化学行为,实验结果表明该电极对过氧化氢具有良好的电催化效果.石墨烯修饰电极也同样具有良好的电催化作用. 马玲等[5]用石墨烯修饰电极测定VB12. 实验结果表明石墨烯修饰的电极能显著提高VB12检测灵敏度;张勇等[6]采用循环伏安法测定盐酸表阿霉素,发现在石墨烯修饰的玻碳电极上,盐酸表阿霉素在-0.382 V处有非常明显的氧化峰,比裸玻碳电极峰电流提高了两倍多;另有研究表明石墨烯修饰电极对致癌物质肼具有优良的电催化氢化能力[7];石墨烯修饰的玻碳电极在对苯二酚存在下选择性测定米吐尔,米吐尔在修饰后的玻碳电极上的氧化还原峰电位差减小,峰电流明显增加[8].氧化石墨烯的电催化活性显著,可以媲美甚至是超越镧镍的电催化性能. 氧化石墨烯修饰电极具有良好的电催化性能,顾玲等[9]采用氧化石墨烯修饰电极对锌含量进行测定与分析,氧化石墨烯修饰电极表现出较好的催化作用和导电性;氧化石墨烯修饰电极在对邻硝基苯酚[10]和氧氟沙星[11]的检测中也表现出了良好的电催化活性.康辉等[12]采用自制的氮掺杂石墨烯修饰电极对抗坏血酸进行检测,氮掺杂石墨烯修饰电极的电子转移阻抗明显小于相同条件的石墨烯修饰电极,电子转移速率显著提高,电催化效果明显;氮掺杂石墨烯修饰电极也能促进对嘌呤类物质的在电极表面的电子转移速率,具有显著的电催化活性,能极大增加检测灵敏度,如郑波[13]用氮掺杂石墨烯修饰电极对鸟嘌呤进行分析,鸟嘌呤在修饰后的电极表面的吸附能力增加,修饰电极对鸟嘌呤的检测表现出良好的电催化能力. 在pH=7.0的磷酸盐溶液中,鸟嘌呤氧化峰电流在5.0×10-6~1.0×10-4 mol/L浓度范围内呈现良好的线性关系,检出限达1.0×10-6 mol/L. 纳米金刚石在电催化性能方面也有报道,崔凯等[14]利用纳米金对掺硼纳米金刚石电极进行修饰,该电极具有优异的电化学性能,对生物小分子如巴胺等具有很好的催化作用.碳纳米纤维复合材料[15-16]修饰电极也应用于物质的测定中,ARDELEAN等[17]制备了碳纳米纤维-环氧树脂复合材料修饰电极,用该电极检测海水样品中的硫化物的含量,结果显示其对硫化物具有很好的氧化催化效应,灵敏度极高.合成系列富勒烯衍生物及测定其电化学性能是研究其电催化性能的前提,罗红霞等[18]制备了(C70)2-对叔丁基杯芳烃超分子配合物,并将该配合物用于玻碳电极的修饰,考查了几种溴代乙酸和氯代乙酸在该电极上的电化学行为,实验结果表明其对卤代酸的还原具有催化作用. 富勒烯与其他材料的络合也能产生电催化效应,李南强[19]合成了一系列的C60及C70与环糊精和杯芳烃的超分子络合物,研究结果表明其涂层修饰电极对生物大分子以及亚硝酸根、卤代酸等具有电催化作用.关于有序介孔碳在电催化方面的研究报道较少,韩清等[20]制备了有序介孔碳电极,该电极对双酚A具有很强的电催化作用.1.2 富集、分离与测定在检测生物小分子时,往往会出现两种或两种以上的物质混合的情况,这时就需要进行分离测定,待测物可通过与电极表面接着的化学基团发生反应而被富集、分离[21]. 这也是碳纳米材料修饰电极的重要研究领域之一.碳纳米管修饰电极在生物分子的分离与测定领域应用广泛,王歌云等[22]研究了神经递质多巴胺和肾上腺素在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学性质,实验结果显示该修饰电极对多巴胺和肾上腺素具有显著的增敏和电分离作用,且电极性能稳定. 碳纳米管复合材料修饰电极也用于对多种物质的分离,刘拥军[23]制作的单壁碳纳米管/金—四氧化三铁复合材料修饰电极对硫磷具有很好的富集和电催化作用. 潘艳等[24]制备了聚苯乙烯磺酸钠/单壁碳纳米管复合膜修饰电极,利用差分脉冲法实现了对体系中的多巴胺、尿酸、抗坏血酸的同时测定,实验结果表明三种电活性物质的氧化峰信号区分明显.石墨烯优良的理化性质也体现在对生物样品的分离检测方面,王朝霞等[25]利用石墨烯修饰的玻碳电极对抗坏血酸进行测定,发现其不但具有比裸玻碳电极更高的氧化峰电流,而且还能够有效排除肾上腺素、多巴胺、尿酸等物质对实验的干扰. 王峻敏等[26]通过电化学沉积的方法制备了石墨烯/Nafion/纳米镍复合材料修饰电极,成功实现了邻、间、对硝基苯酚的分离和测定. 鲁莉华等[27]研究了氢氧化镍/多壁碳纳米管复合材料的溶剂热法制备及电容性能,该电极有良好的重现性. 李春兰等[28]制备了石墨烯/DNA/纳米金复合材料修饰电极,实验研究了布洛芬在该电极上的电化学行为,并在实际样品中对布洛芬进行了检测,该电极具有很好的选择性及重现性.FIGUEIREDO-FILHO等[29]利用掺硼纳米金刚石作为修饰材料制作修饰电极,提出了一种测定农药利谷隆除草剂的高效方法. 陈凯玉]等[30]采用掺硼金刚石(BDD)薄膜电极灵敏地检测出浓度为10 μmol/L的尿酸(UA),能抵抗 20倍浓度葡萄糖和抗坏血酸干扰的影响.C60是富勒烯家族的代表,刘艳丽等[31]制备了C60修饰电极,并研究了其电化学行为,建立了用微分脉冲伏安法测定盐酸克伦特罗的方法.有序介孔碳(OMC)修饰电极可用于检测多巴胺,抗坏血酸和尿素等,还可用于污染物的检测. 林凡允[32]采用OMC-Nafion复合膜修饰电极实现了对多巴胺的高灵敏度,高选择性测定. GUO等[33]采用电化学聚合法将硫堇聚合到有序介孔碳修饰的电极上,该电极表现出对NADH良好的电化学响应.1.3 媒介作用碳纳米材料修饰电极的媒介作用主要体现在电化学传感器的应用上,包括酶化学反应、异相电子转移的反应等. 许多化学分子在电极上的电子转移过程十分缓慢,而解决此类问题的方法之一便是利用化学修饰电极的媒介作用.作为媒介作用的碳纳米管修饰电极能够应用于酶化学反应,生命分析等领域[34]. 蔡称心等[35]制备了碳纳米管修饰玻碳电极(CNT/GC),利用吸附的方法将葡萄糖氧化酶 (GOx) 固定到CNT/GC电极表面,形成GOx-CNT/GC电极. 实验结果表明,GOx在CNT/GC电极表面没有发生变性,能进行有效且稳定的电子转移反应. 石墨烯修饰电极能够加快蛋白质电子转移的速度. 用石墨烯修饰玻碳电极对H2O2和O2这两种葡萄糖传感器检测信号分子的电化学行为进行了研究,发现石墨烯修饰电极对水和氧气具有良好的电催化活性,可实现电子的转移[36].氧化石墨烯表面含有大量的羟基、羧基和环氧等含氧官能团,这些官能团使其具有良好的亲水性、分散性和与聚合物的兼容性,而且因为有羧基的存在,可以把酶固定于氧化石墨烯表面,实现酶电极的生物检测[37].石墨烯复合材料修饰电极在酶传感器上的应用也有很多. 该类复合材料的电催化作用强,导电高分子对酶的共价固定使得该电极具有优于许多同类传感器的灵敏度,重现性和选择性. 夏前芳等[38]制备石墨稀/金复合材料修饰电极,并将葡萄糖氧化酶共价键合于电极表面制备生物传感器. 郑龙珍等[39]将石墨烯-聚多巴胺纳米材料与过氧化酶组装到电极表面制备了H2O2传感器;李俊华等[40]利用石墨烯/碳纳米管复合材料制修饰电极而制备的L-色氨酸电化学传感器和基于氧化石墨烯/纳米银复合薄膜制备的TNP电化学传感器.纳米金刚石也与其他材料复合用于酶化学反应,祝敬妥等[41]将无掺杂的纳米金刚石与壳聚糖制成复合膜用以修饰玻碳电极,该复合膜具有良好的生物相容性,过氧化物酶能够在此电极上保持很好的活性.碳纳米材料不仅应用于上述酶电极,还可应用于其他类型传感器,李拂晓等[42]研制了基于碳纳米管复合材料修饰电极的DNA传感器. VEERAKUMAR等[43]采用高表面积的碳多孔材料制作玻碳电极,该电极对多巴胺的检测具有优异的灵敏度和选择性,有望制备高实用性和经济效益的DA传感器.C60的衍生物修饰电极上的应用也见报道,史娟兰等[44]采用C60-CHO修饰的玻碳电极构建新型DNA传感器,该电化学传感器拥有良好的选择性,能有效区分不同的 DNA 序列,并具有良好的重现性.碳纳米材料具有非常高的比表面积、导电性能和良好的机械性能,是优良的电化学材料. 目前对碳纳米管在修饰电极领域的应用进行了大量的理论和实践研究,并取得了突破性的进展,充分显示了碳纳米材料作为新型电极材料的应用前景. 随着碳纳米科技的不断发展,对新型碳纳米材料在电化学研究领域的应用也必将取得更大的突破.【相关文献】[1] IIJIMA S. Helical microtubules of graphitic carbon [J]. Nature, 1991, 354: 56-58.[2] 陈洁, 孙健, 胡勇有. 石墨烯修饰电极微生物燃料电池及其抗菌性研究进展[J]. 环境科学学报, 2016, 36(2): 387-397.CHEN J, SUN J, HU Y Y. Recent advances in microbial fuel cells with graphene-modified electrodes and the antibacterial activity of grapheme [J]. Acta Scientiae Circumstantiae, 2016, 36(2): 387-397.[3] 唐婧, 朱金坤, 郑胜彪, 等. 碳纳米管修饰电极检测特丁基对苯二酚[J]. 分析实验室, 2015, 34(8): 934-938.TANG Q, ZHU J K, ZHENG S B, et al. Highly sensitive determination of tertiary butyl hydroquinone at glassy carbon electrodes modified with multi-walled carbon nanotubefilms [J]. 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多壁碳纳米管/磷钼酸修饰电极对抗坏血酸的电催化作用罗宿星1, 伍远辉1,2, 勾 华1(1.遵义师范学院化学系,贵州遵义563002;2.重庆大学材料科学与工程学院,重庆400045)摘 要:制备了GC/M WNTs/PM o 12O 3-40修饰电极,研究了其在硫酸溶液中的电化学行为,采用循环伏安法研究了修饰电极对抗坏血酸的电催化特性。
结果表明,该修饰电极在硫酸溶液中的电化学行为是表面控制过程。
抗坏血酸的浓度在3 10-3~1 10-2m ol/L 范围内,催化电流与抗坏血酸的浓度呈现良好的线性关系,该修饰电极具有较好的稳定性。
关键词:磷钼酸;碳纳米管;抗坏血酸;修饰电极中图分类号:O 646.54 文献标志码:A 文章编号:0367 6358(2010)08 0459 03Electrocatalytic A ctivit y of M ulti carbon N anotube Electrode/Phosphomolybdic A cid M odified Electrode for A scorbic A cidLUO Su xing 1, WU Yuan hui 1,2, GOU H ua 1(1.Depar tme nt of Che mistry ,Zunyi N or mal Colleg e ,G uiz h ou Zuny i 563002,China;2.S chool of M ate rial S cience and En gineer ing ,Chong qing Univ ersity ,Chong qing 400045,China)Abstract:GC/M WNT s/PM o 12O 3-40mo dified electr ode w as prepared and its electrochemical behavior in H 2SO 4solutio n w as studied.T he electro chemical char acteristics of the modified electro de w ere studied byusing cyclic v oltam metry.T he result show ed that electrochemical behavior of the m odified electrode in H 2SO 4solution w as a diffusion contro lled process.T here w as a g ood linear relationship betw een the peak current and the concentr ation o f asco rbic acid in the rang e of 3 10-3~1 10-2mol/L.T he m odified electr ode had goo d stability.Key words:pho spho moly bdic acid;carbon nanotube;asco rbic acid;m odified electrode收稿日期:2009 12 31;修回日期:2010 06 17基金项目:贵州省教育厅自然科学研究资助项目(2008068);遵义市科技局基金资助项目(科合社[2008]24)作者简介:罗宿星(1984~),女,四川眉山人,硕士,讲师,主要从事电分析化学方面的研究。
聚茜素红/碳纳米管复合修饰电极的制及其对双酚A的测定【摘要】在玻碳电极上滴涂多壁碳纳米管,待干燥后放入含有茜素红的磷酸盐缓冲溶液中,利用循环伏安法进行电聚合,从而制备出聚茜素红/碳纳米管复合修饰电极,并对复合修饰电极进行了电化学表征。
该法对含有双酚A模拟废水样品测定时,回收率为96%~103%,结果令人满意。
表明聚茜素红/碳纳米管复合修饰电极可作为电化学传感器用于双酚A的含量测定及环境水体中实际样品的分析。
【关键词】茜素红;碳纳米管;化学修饰电极;电催化;双酚A1 化学修饰电极概述化学修饰电极(Chemical Modified Electrodes,简称CMEs)是当前电化学和电分析化学方面十分活跃的研究领域。
化学修饰电极是利用化学和物理的方法,将某些特定功能基团或化合物修饰在电极表面,从而改变或改善电极原有的性质,实现电极的功能设计。
当前国际上进行化学修饰电极研究较活跃的研究组有美国的Murray、Wrighton、Anson等;法国的Saveant、Lavrion等,英国的Albery,日本的小山昇等。
2 试验与讨论2.1 聚茜素红/碳纳米管修饰电极的制备2.1.1 碳纳米管修饰电极制备将1mg经活化处理的碳纳米管超声分散于1mL超纯水中,制成黑色悬浊液。
取5μL滴加在预处理好的玻碳电极的表面,室温下挥发晾干,即得到碳纳米管修饰电极。
2.1.2 聚茜素红/碳纳米管修饰电极(PAR/MWCNTs/GCE)的制备分别取2ml 1.0×10-3 mol/L茜素红与pH=6.8的磷酸盐缓冲溶液,混合而得聚合溶液。
将处理好的碳纳米管电极置于其中,接通三电极系统并与仪器连接,于-1.4V~1.8V电位范围内,以100 mV/s的扫速循环扫描10圈,电聚合完成以后,用超纯水冲洗电极,将其与裸玻碳电极进行对比可以看到,在有聚合物膜的电极表面可观察到一层具有特殊光泽的物质,说明聚合物膜已经形成,得到了聚茜素红/碳纳米管修饰电极。
盐酸伐昔洛韦在多壁碳纳米管--Nafion修饰电极上的电化学
行为及其测定
林晓华;王桂芬;王爽;许桂花
【期刊名称】《今日科苑》
【年(卷),期】2009(000)004
【摘要】应用循环伏安法和徽分脉冲阳极溶出伏安法研究了盐酸伐昔洛韦在多壁碳纳米管-Nafion修饰电极上的电化学行为,发现在该电极上有一灵敏氧化峰,并对其在修饰电极上的电化学行为进行了初步探讨。
此法测定的线性范围为
4.0×10—7~1.0×10-5mol/L,检出限为1.5×10—7mol/L。
用该法对盐酸伐昔洛韦片进行了测定,回收率为96.5%-100.4%。
并探讨了盐酸伐昔洛韦在修饰电极上的电极过程和反应机理。
【总页数】1页(P67)
【作者】林晓华;王桂芬;王爽;许桂花
【作者单位】延边大学理学院化学系,延吉
【正文语种】中文
【中图分类】O646.54
【相关文献】
1.塞曲司特在 Nafion-多壁碳纳米管复合膜修饰电极上的电化学行为研究及测定[J], 曹雪琴;费海娟
2.盐酸左氧氟沙星在聚L-精氨酸/多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为 [J], 曾春
梅;李将渊;年作权
3.色氨酸在多壁碳纳米管-Nafion修饰玻碳电极上的电化学行为及测定 [J], 王玉如;王苗苗;毛小庆;夏文水;顾文秀
4.盐酸吡哆辛在聚甲苯胺蓝/多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为及其测定 [J], 李娟娟;李将渊;年作权
5.盐酸克伦特罗在纳米ZnO和多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为 [J], 申贵隽;华欣;裴红颖
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基于多壁碳纳米管修饰电极的盐酸环丙沙星的电化学检测丛俏;宋相孟;秦洪伟;郑小蕾【摘要】采用滴涂法制备了多壁碳纳米管修饰电极(MWNTs/GCE),并运用线性扫描伏安法(LSV)研究了盐酸环丙沙星(CPLX)的电化学行为,探讨并确定了CPLX的最佳检测条件.结果表明:pH=5.5的Na2 HPO4~NaH2 PO4缓冲体系中,CPLX在该修饰电极上出现一个不可逆的氧化峰,且在2.0×10-6~5.0×10-5 mol/L浓度范围内,CPLX氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系,线性回归方程为Ip(μA)=0.98806×C(μmol/L)+13.76967,相关系数为R=0.99363.检测下限为1.0×10-6 mol/L,平行测定的相对误差(RSD)小于4.56%(n=10),样品平均回收率分别为97.40%、96.99%和107.93%.%The multiwalled carbon nanotubes modified glassy carbon electrode ( MWNTs/GCE ) was pre-pared by drop-coationg method with the MWNTs suspension,and the electrochemical behavior of ciprofloxacin hydrochloride ( CPLX) on the modified electrode was studied by linear sweep voltammetry ( LSV) ,then the opti-mal electrochemical detection conditions of CPLX were investigated. An irreversible oxidation peak of CPLX was observed on the MWNTs/GCE in Na2HPO4 ~NaH2PO4 ( pH=5. 5) buffer solution,and the peak current was proportional to CPLX concentration in the range of2. 0 × 10 -6 to 5. 0 × 10 -5 mol/L,the regression equation with the correlation cofficient of 0 . 99363 was Ip ( μA ) =0 . 98806 × C ( μmol/L ) +13 . 76967 . The detection limit was 1. 0 × 10 -6 mol/L based on the observation of the oxidation peak as the standard. The relative standard devi-ation ( RSD) of successivedeterminations was less than 4. 56% ( n=10) . The average recoveries of the samples were 97. 4%,96. 99% and 107. 93%,respectively.【期刊名称】《渤海大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P54-60)【关键词】多壁碳纳米管;修饰电极;盐酸环丙沙星;电化学检测【作者】丛俏;宋相孟;秦洪伟;郑小蕾【作者单位】渤海大学化学化工学院,辽宁锦州121013;渤海大学化学化工学院,辽宁锦州121013;渤海大学化学化工学院,辽宁锦州121013;锦州十二中学辽宁锦州121000【正文语种】中文【中图分类】O657.1盐酸环丙沙星(Ciprofloxacin hydrochloride,CPLX),环丙氟哌酸的别名,是一种第三代氟喹诺酮类化合抗生素药物,其作为抗菌剂,能杀死如炭疽一类的细菌,通过作用于细菌DNA螺旋酶的A亚单位,抑制DNA的合成和复制而导致细菌死亡〔1〕. 环丙沙星具有抗菌范围谱广、抗菌活性强、作用迅速持久及细菌对其不宜产生抗药性等优点,因此被作为人药和兽用药广泛使用,同时也被应用于水产养殖等领域〔2〕.据统计,我国药物处方中抗生素比例达70%,与西方国家30%相比,我国抗生素过度使用情况较为严重〔3〕. 因此随着抗生素的大量使用,其造成的环境问题也逐渐引起科学家们的广泛关注. 目前此类化合物虽然可以被人体和牲畜体所吸收,或在污水处理工艺中被部分去除,但仍有大量抗生素被排放到水环境中〔4〕. 已有研究表明,进入环境介质的抗生素可引起一系列相关的环境问题,包括抑制有益微生物的活性;干扰生态系统物质循环和能量流动;影响动、植物和微生物的生长及健康等,对生态系统的稳定性构成潜在的风险〔5〕. CPLX作为一种广泛使用的抗生素,检测其在环境中的残留量,探寻其可能引起的环境问题,已成为环境监测领域一个重要课题. 目前测定CPLX的方法主要有高效液相色谱法〔6-8〕、红外光谱法〔9、10〕、以及分光光度法〔11,12〕等. 而这些方法基本上都存在需要使用昂贵的仪器,且操作起来比较复杂等缺点.多壁碳纳米管(MWNTs)以其独特的结构、电子特性、机械性能和化学稳定性而成为全世界的研究热点之一. MWNTs修饰电极可应用于电化学催化检测等方面〔13〕. 本文采用滴涂法制备了MWNTs修饰玻碳电极,并运用电化学分析法探讨了CPLX在该修饰电极上的电化学行为及电化学检测CPLX的最佳条件,研究表明:采用MWNTs修饰电极,可方便、快捷、低成本地检测模拟废水中的环丙沙星,且测定结果客观可靠.1.1 试剂和仪器EC550电化学工作站(武汉高仕睿联科技有限公司);KQ5200E型超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司);PHS - 3E型酸度计(上海佑科仪器有限公司);AP - 01P 真空泵(天津市津南八里台微电子园区);ZKGL - 6210真空干燥箱(深圳奥德玛电子科技有限公司);玻碳电极(GCE,Φ=3 mm);铂电极、饱和甘汞电极(SCE)(电化学工作站自带).多壁碳纳米管(北京德科岛金公司,纯度:98%);盐酸环丙沙星(北京华迈科生物技术有限公司);磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、铁氰化钾、氯化钾等均为分析纯.实验室用水为自制二次蒸馏水.1.2 MWNTs纳米修饰电极的制备称取一定量的MWNTs,加入适量1:1(V浓硝酸:V二次蒸馏水)的硝酸溶液,于超声波清洗器中超声分散酸化6 h,酸化后经二次蒸馏水洗涤至中性(pH=7.0),用0.45 μm微孔滤膜真空抽滤,最后将其置于真空干燥箱中干燥12 h,晾至室温,研磨,室温下保存备用〔14〕.准确称取经酸化过的MWNTs 5 mg,置于5 mL二次蒸馏水中,超声分散3 h,形成1 mg/mL的MWNTs黑色悬浊液,备用〔14〕.将玻碳电极(GCE)依次用1.0 μm、0.3 μm、0.05 μm的Al2O3粉末抛光至镜面,用二次蒸馏水超声洗涤2~3 min,室温下晾干备用. 准确移取10 μL MWNTs悬浊液,滴涂于GCE表面,置于红外灯下烘干,即得多壁碳纳米管修饰电极(MWNTs/GCE).2.1 修饰电极的电化学表征分别用GCE和所制备的MWNTs/GCE对浓度为5 mmol/L的铁氰化钾标准品溶液进行循环伏安扫描测定,结果如图1所示:铁氰化钾标准溶液在GCE(图1-a)上出现一对可逆的氧化峰和还原峰,其电位差(ΔEp)为84 mV,电流强度(I)为50 μA;铁氰化钾标准溶液在MWNTs/GCE(图1-b)上同样出现了一对可逆的氧化-还原峰,ΔEp为76 mV,I为70 μA. 由此可见,MWNTs修饰电极使铁氰化钾标准品溶液的ΔEp减小,峰电流I增大,表明MWNTs具有电子传导性好,界面势低,催化性能良好的特点.MWNTs/GCE的电流背景明显增大,说明MWNTs修饰使电极反应的有效表面积增大〔15〕.2.2 实验条件的优化2.2.1 MWNTs修饰体积和修饰浓度的影响研究中发现,当MWNTs悬浊液浓度一定时,MWNTs悬浊液的滴涂量对同一浓度的CPLX溶液的氧化峰电流有很大影响. 本文研究了MWNTs修饰液体积为4μL~11 μL时,CPLX溶液的氧化峰电流变化情况(如图2). 研究发现,开始时随MWNTs修饰液体积的增大,峰电流信号增加幅度较大,当修饰体积增加到10 μL 时,峰电流信号达到最大值,这是由于随着MWNTs修饰体积的增加,修饰膜内修饰物含量增大,电极反应的有效表面积不断增大,从而导致氧化峰电流增加. 继续增加滴涂量至11 μL,电流信号基本不变,甚至有减小的趋势. 这可能是由于过多的MWNTs修饰,使得修饰膜过厚,电阻增大,阻碍了CPLX的传质及与电极之间的电子传递. 综合考虑,确定MWNTs最佳修饰体积为10 μL.同时,采用了10 μL不同浓度的MWNTs悬浊液修饰电极,并运用了线性扫描伏安法(LSV)检测了5.0 × 10-5 mol/L CPLX溶液的电化学响应,结果如图3所示,由图得知:当MWNTs修饰体积一定时,MWNTs悬浊液的浓度也会对目标检测物(CPLX)的峰电流信号产生一定影响.随着修饰浓度的增大,被测物峰电流信号不断增大,1 mg/mL时峰电流达到最大值,继续增大修饰物浓度,峰信号呈下降趋势.这可能是由于随着MWNTs修饰浓度的增大,MWNTs修饰膜参与反应的有效比表面积逐渐增大,峰信号不断增强,但浓度过高会导致修饰膜过厚,影响电子的传递,进而使得峰信号减弱.2.2.2 扫描速率对峰电流的影响在10 mV/s~ 600 mV/s范围内,采用不同扫描速度,用同一支MWNTs/GCE 对一定浓度的CPLX溶液(C=5.0×10-5 mol/L)进行LSV测定,结果在10 mV/s~200 mV/s范围内,不同扫速下的LSV曲线变化规律较明显(见图4),CPLX氧化峰电流(Ip)与扫描速度的平方根(V1/2)成正比例关系,其线性方程为:Ip(μA)=7.32863×V1/2(mV/s)1/2-18.42747,R=0.99299,表明CPLX在MWNTs/GCE上的电催化氧化过程具有扩散控制的特征〔16,17〕. 且随着扫速的增大,氧化峰电位逐渐正移,峰电流不断增大,同时背景电流明显增大. 综合信噪比考虑,选用150 mV/s为最佳扫描速度.2.2.3 富集电位和富集时间对峰电流的影响电化学检测信号的大小与富集在电极表面的电活性物质的含量密切相关,而影响富集效果的首要因素是富集电位〔15〕.考查了-0.4 V~0.6 V不同富集电位对CPLX 氧化峰电流的影响,结果发现,富集电位越低,同一浓度的CPLX氧化峰电流越大,但峰形越差;富集电位越高,同一浓度的CPLX氧化峰电流越小,峰形较好. 综合考虑峰形、灵敏度等参数需求,选择富集电位为0.2 V. 同时,研究了60 s~480 s 不同富集时间对浓度为5.0×10-5 mol/L的CPLX氧化峰电流的影响,结果如图5所示. 由图得知,在60 s~420 s内,随着富集时间的延长峰电流不断增大,随后随着时间的继续延长,峰信号变化比较小,峰信号基本趋于稳定,甚至出现减小的趋势,推测原因可能是CPLX在电极表面的反应具有吸附特征,在420 s时达到吸附饱和. 综合考虑,确定了所采用的最佳富集时间为420 s.2.2.4 检测基质及其酸度(pH值)的选择研究了不同缓冲体系(检测基质)对同一浓度CPLX溶液(5.0×10-5 mol/L)电化学行为的影响. 研究中采用的缓冲体系分别为pH=6.5且浓度为0.1 mol/L的Na2HPO4~NaH2PO4(简称PBS)、Na2HPO4~KH2PO4、C8H5KO4~KOH、NH4Cl~NH3·H2O,结果发现:Na2HPO4~NaH2PO4和Na2HPO4~KH2PO4对CPLX氧化峰电流的大小影响基本相同,峰形较好;C8H5KO4~KOH、NH4Cl ~NH3.H2O做检测基质时,同一浓度的CPLX溶液的氧化峰较宽,峰信号较小. 综合考虑,选择Na2HPO4 ~ NaH2PO4为最佳检测基质溶液.其次,研究了在pH为5.0~8.0范围内的Na2HPO4 ~ NaH2PO4缓冲溶液中,同一浓度CPLX溶液的氧化峰电流随pH值的变化情况. 如图6所示,随着pH值的增大,CPLX氧化峰电流先增大后减小,在pH为5.5左右时达到最大值,且在pH为5.5~8.0范围内,峰电位与pH两者之间呈现良好的线性关系(图7),线性方程为:Ep (V)=-0.04378 pH+1.23297,相关系数为R=-0.99747,由此可知H+参加了电极反应. 最终选择用pH=5.5、浓度为0.1 mol/L的Na2HPO4~NaH2PO4缓冲体系为电化学检测基质溶液.另外,也对PBS的浓度进行了探讨. 分别用0.1、0.5、1.0、2.0 mol/LPBS做底液配制5×10-5 mol/L的CPLX溶液,采用同一支MWNTs/GCE电极检测PBS浓度对CPLX峰电流的影响. 结果表明:在不同浓度的PBS中,CPLX的电流信号基本一致. 因此,本着经济的原则,选择用0.1 mol/L的PBS做为底液.2.2.5 反应机理的研究在10 mV/s~200 mV/s范围内CPLX的氧化峰电位随扫描速率的增加而发生正移,以Ep对lnV作图,其线性方程为:Ep(V)=0.0497lnV+1.1557,R=0.99872. 对于不可逆反应过程,斜率k与电子转移系数β、反应电子数n之间有如下关系式:k=2.303RT / βnF. β取值通常为0.5,根据上述的关系式可求得n =2.38≈2(T=298 K). 参加反应的H+可根据dEp / dpH = RTm / βnF (n=2,β=0.5,T=298K)求算〔18,19〕,由CPLX溶液的氧化峰电位与pH值关系数据(dEp / dpH=-0.04378)可计算m=1.705≈2,即参加电极反应的质子数等于反应电子数:m=n=2.2.3 线性范围、检出限在优化的实验条件下,测定了1.0×10-6~1.0×10-4 mol/L的CPLX氧化峰电流与其浓度的关系,结果如图8所示. 结果发现在2.0×10-6~5.0×10-5 mol/L浓度范围内,CPLX氧化峰电流与其浓度呈现良好的线性关系,线性回归方程为Ip(μA)=0.98806×C(μmol/L)+13.76967,相关系数为R=0.99363. 检测下限为1.0×10-6 mol/L.2.4 重现性、稳定性及干扰实验优化实验条件下,采用同一支MWNTs/GCE对4.0×10-5 mol/L的CPLX溶液进行LSV测定,平行测定10次,其相对标准偏差(RSD)为4.56%,由此可知,此修饰电极测定CPLX时具有较好的重现性.同时,也对修饰电极的稳定性进行考查研究. 将修饰好的电极测过一定浓度的CPLX溶液(4.0×10-5 mol/L)后,于pH=5.5的PBS中,0.2 V~1.2 V电位下活化再生,放置两周后,重复测定同一浓度的CPLX溶液,结果发现CPLX的峰电流信号基本不变,由此说明此MWNTs修饰电极具有较好的稳定性.优化实验条件下,采用LSV法,在检测基质为pH=5.5的PBS中,对浓度为4.0×10-5 mol/L的CPLX溶液进行常见物质的干扰实验,包括人体内常见的几种金属离子和CPLX的同类物. 实验发现,在允许误差±5%范围内,300倍的Na+、K+、Ca2+,基本不影响4.0×10-5 mol/L CPLX溶液的测定;200倍的磺胺对CPLX测定有很大的干扰;10倍的诺氟沙星对CPLX的测定有严重干扰.2.5 回收率的测定-模拟废水样品配制浓度为1.0×10-5 mol/L的CPLX溶液3等份,每份为100 mL(分别标号为①,②,③),分别向3份样品溶液中加入不同浓度的CPLX标准溶液,采用LSV法测定每份CPLX溶液中CPLX的总含量,样品回收率在95.38% ~110.2%之间,平均回收率分别为97.40%、96.99%和107.93%,测定结果客观可靠,结果如表1所示.本文根据CPLX化学结构中具有还原性的电活性基团可以被选择性电催化的原理,采用CV法和LSV法考察了CPLX在MWNTs/GCE上的电化学行为,并对扫描速率、支持电解质种类、浓度和酸碱度、富集电位和时间等影响因素进行了优化.结果发现,MWNTs/GCE对CPLX具有明显的电催化作用,检测下限达1.0 × 10-6 mol/L. 研究结果表明利用该修饰电极可用于废水中较低浓度CPLX的检测,且该方法分析成本低、分析速度快、设备简单、操作方便,具有一定的实际应用价值. 〔1〕李小玲,黄向荣,万译文,等. 高效液相色谱-串联质谱法同时测定水产品中诺氟沙星、环丙沙星和恩诺沙星〔J〕. 中国渔业质量与标准, 2013, 3(4): 25-30. 〔2〕段伦超,王风贺,赵斌,等. 紫外光照下盐酸环丙沙星的光解性能〔J〕. 环境科学, 2016, 37(1): 198-207.〔3〕GE L K, CHEN J W, ZHANG S Y, et al. Photodegradation of fluoroquinolone antibiotic gatifloxacin in aqueous solutions〔J〕. Chinese Science Bulletin, 2010, 55(15): 1495-1500.〔4〕姚剑,王广华,林俊,等. 上海市大气颗粒物与能见度的关系〔J〕. 气象与环境学报, 2010, 26(4): 17-21.〔5〕俞慎,王敏,洪有为. 环境介质中的抗生素及其微生物生态效应〔J〕. 生态学报, 2011, 31(15): 4437-4446.〔6〕刘海玲,曹晓云. HPLC法测定盐酸环丙沙星的有关物质〔J〕. 中国抗生素杂, 2010, 35(8): 588-592.〔7〕李璐,刘菲,陈鸿汉,等. 高效液相色谱法同时测定水体中的环丙沙星和氟甲喹〔J〕. 色谱, 2013, 31(6): 567-571.〔8〕戈梦佳,刘洋,李晓光. 高效液相色谱荧光检测法测定人血清中环丙沙星浓度研究〔J〕. 中国临床药理学杂志, 2016, 32(3): 251-253.〔9〕张琳,刘海玲,曹晓云. 近红外光谱法测定盐酸环丙沙星片中环丙沙星〔J〕. 现代药物与临床, 2014, 29(8): 865-868.〔10〕周延安,周健,李莉,等. 双波长分光光度法测定盐酸环丙沙星滴眼液的含量〔J〕. 中国药品标准, 2003, 4(1): 58-59.〔11〕潘自红,陈丽华,段晓辉. 刚果红分光光度法测定盐酸环丙沙星〔J〕. 光谱实验室, 2011, 28(2): 732-734.〔12〕邢美君,柳兰香. 紫外分光光度法测定盐酸环丙沙星的含量〔J〕. 黑龙江医药, 2002, 15(4): 247-248.〔13〕钮金芬,姚秉华. 多壁碳纳米管修饰电极的制备及其应用〔J〕. 化学分析计量, 2006, 15(4): 24-26.〔14〕邢锦娟,尹凤霞,王乔,等. 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多壁碳纳米管修饰玻碳电极电化学氧化法测定痕量双酚A 杨萍;郑巧利;吴根英;许双姐;许贺;柳建设【期刊名称】《化工环保》【年(卷),期】2012(032)003【摘要】分别采用循环伏安法和线性扫描伏安法研究了双酚A在多壁碳纳米管修饰玻碳电极上的电化学行为,并建立了一种灵敏简便的检测双酚A的电化学方法.实验结果表明:与裸玻碳电极相比,多壁碳纳米管修饰电极明显提高了双酚A的氧化电流;当外加电压为0~1.0 V、扫描速率为100 mV/s、缓冲溶液pH为5时,双酚A浓度分别在0.05~10.00 μmol/L和20.00~100.00 μmol/L的范围内与氧化峰电流呈良好的线性关系,检出限为0.013 μmol/L.采用该修饰电极对实际试样进行加标回收实验,回收率为97%~104%.【总页数】5页(P286-290)【作者】杨萍;郑巧利;吴根英;许双姐;许贺;柳建设【作者单位】东华大学环境科学与工程学院,上海201600;东华大学环境科学与工程学院,上海201600;东华大学环境科学与工程学院,上海201600;东华大学环境科学与工程学院,上海201600;东华大学环境科学与工程学院,上海201600;东华大学环境科学与工程学院,上海201600【正文语种】中文【中图分类】X83【相关文献】1.羧基化多壁碳纳米管-Nafion修饰玻碳电极差分脉冲阳极伏安法测定痕量镉 [J], 马伟光;杨铁金2.壳聚糖-多壁碳纳米管修饰玻碳电极差分脉冲溶出伏安法测定痕量钯(Ⅱ) [J], 齐蕾;齐同喜3.还原氧化石墨烯-多壁碳纳米管复合膜负载金纳米粒子修饰玻碳电极检测双酚A [J], 于浩;冯晓;陈小霞;乔金丽;高小玲;徐娜;高楼军4.PVP-CdS修饰玻碳电极电化学氧化法测定微量盐酸黄连素 [J], 高艺玮;王国胜5.Cu-MOF-199/多壁碳纳米管修饰玻碳电极检测食品包装中迁移的双酚A [J], 黄迪惠;黄小洲;陈锦阳;张飞吉;叶瑞洪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第23卷第2期2007年10月 山西大同大学学报(自然科学版)Jou rnal of Shanxi Dat ong University(Nat u ral Science) Vol .23.No.2O ct .2007多壁碳纳米管苯胺复合材料的制备及其性能研究王玉春,刘赵荣,韩 双,黄 健,方绪雄(运城学院应用化学系,山西运城044000)摘 要:采用共混法制备了多壁碳纳米管苯胺复合材料(MWC NT —ANCTC),通过红外光谱分析了该复合材料的可能反应机理;本文还对该复合材料的荧光性质进行了测定,并对影响其荧光强度的因素及原因进行了讨论.另外发现该复合材料膜能促进电子的转移,对Cu 2+有特殊的响应,这将使得该复合材料在Cu 2+的定性定量检测领域有很好的应用前景和价值.关键词:多壁碳纳米管 复合材料 荧光 电化学中图分类号:O642 文献标识码:A 文章编号:167420874(2007)022******* 纳米复合材料是指至少有一种分散相的一维尺度在100nm 以内的复合材料[1].由于纳米粒子的小尺寸效应,量子尺寸效应,量子隧道效应和表面界面效应等,使纳米微粒和纳米固体呈现出许多奇异的物理化学性质,在全世界范围内形成研究开发热,并取得了一定成果.C N Ts 表现出许多良好的性能:优异的力学性能,如强度大、韧性高等;它的导电性与其直径和螺旋度有关;此外还具有很高的化学稳定性和热稳定性[2-5].将C NTs 作为复合材料增强体,可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向异性.用碳纳米管制备复合材料的最大优点是易于加工成型,碳纳米管密度较低,长径比较高(一般大于1000nm ),用作聚合物的填料时,体积含量可比球状填料少很多.试验发现碳纳米管比碳纤维硬且脆性低,用多壁碳纳米管与聚合物制成的复合材料其断裂前的变形率较炭纤维的同类制品大[6].碳纳米管复合材料常见的制备方法有共混法、原位聚合法(在位分散聚合法)和溶胶—凝胶法[7,8].本文用共混法制备了多壁碳纳米管苯胺复合材料(MWCNT —ANCTC ),并对该复合材料的光学性质和电化学性质进行了探索.1 实验部分1.1主要仪器与试剂Tensor27型FTI R (德国布鲁克公司),F4600型荧光分光光度计(日本日立公司),CH I 660C 电化学工作站(上海辰华仪器有限公司),饱和氯化钾甘汞电极(232型,上海电光器件厂),Pt 丝电极,玻碳电极(Ф3mm ).多壁碳纳米管(M WCNT,深圳纳米港有限公司,95%);苯胺、丙酮、环己烷、苯、乙醇、正丁醇、氯化钾、硝酸钾、硝酸钠、硫酸钠、硫酸铜等分析纯试剂.1.2MWCNT —ANCTC 的制备准确称取78.7m g 的多壁碳纳米管置于100mL 烧瓶中,加入60mL 的苯胺,控制回流温度在140℃左右,在黑暗中回流4h.反应4h 后溶液变成暗红色,停止回流,冷却溶液到室温,静置离心分离出不溶物,将离心液作为储备液备用.1.3MWCNT —ANCTC 的红外光谱分析用涂膜法把MWCNT —ANCTC 作成样本进行红外光谱测定.1.4MWCNT —ANCTC 的荧光光谱分析用微量注射器准确吸取5mL 的丙酮、乙醇、苯、收稿日期基金项目运城学院科研项目[63]作者简介王玉春(8),女,内蒙赤峰人,硕士,助教,研究方向电化学:2007-09-14:200021:190-:.环己烷,正丁醇于比色管,固定激发波长516nm,测定荧光.准确吸取50μL的MWCNT—AN CTC于比色管中,然后分别用上述溶剂稀释5mL,固定激发波长516nm,测定荧光1.5MWCNT—ANCTC的电化学实验以玻碳电极为基体电极,取10μL M WC NT—A N2 CTC溶液滴涂到预先处理好的玻碳电极的镜面部分,自然干燥得到MWC NT—A NCT C膜修饰电极.采用传统的三电极系统,以MWCNT—ANCTC 膜修饰电极为工作电极,P t丝电极为辅助电极,饱和氯化钾甘汞电极为参比电极(以下电位均相对该电极电.位而言)用线性扫描法探测Cu2+离子在修饰电极上的电化学行为2 结果与讨论2.1红外光谱分析图1MWCNT—苯胺的红外光谱图 图1 是M W C N T—A NCTC的红外光谱图,由图可见,在波数为300023500c m-1之间,有一段较强伸缩振动特征谱峰,这是由于MW C NT2ANCTC上有部分分子生成了酰胺,在1500c m-1处有强吸收峰,说明有羧基生成[9],据此我们推测此反应可能有如下过程:MW C N T+∶NH22PhϖMW C N T∶NH22Ph.MW C N T2COOH+H2N2PhϖMW C N T2COHN2Ph.电荷转移配合物形成的机理可能是:具有给电子能力的苯胺将电子转移给碳纳米管,碳纳米管得到电子表现出一定负电性,从而与失去电子显正电性的苯胺形成配合物.2.2荧光光谱分析MWCNT—A N CTC具有荧光信号,激发波长为516n m,发射波长位于582nm处.用丙酮稀释后的MWNT—A NCTC虽也可以产生强荧光发射,但发射波长只有一个而且较S W NT—N T有明显蓝移,它位于56处,如图所示其中曲线的荧光强度峰值为时其发射波长位于58,曲线的荧光强度峰值为182时其发射波长位于560nm,c曲线的荧光强度峰值为418时其发射波长位于560nm.表明苯胺上的孤电子对与MWCNT形成了π电子超共轭体系[10],由此激发产生了荧光.但MWC NT—AN2 CTC的π电子共轭度和分子平面度不如S WC NT—A N,因此MWCNT—A NCTC的荧光效率较之减小,荧光光谱向短波方向移动[6]a.纯MWC NT—AN CT Cb.5mL丙酮+50μLM W C NT—AN CT Cc.5mL丙酮+100μL MWCNT—A N CT C图 丙酮对MW NT—N荧光性质的影响MW NT—N T荧光性质也有影响,如苯、环922007年 王玉春等:多壁碳纳米管苯胺复合材料的制备及其性能研究 C A C C0n m2.a 941nm b 2C A C A C C己烷、乙醇和正丁醇由图3所示.图3 不同溶剂对MWC NT—AN荧光性质的影响 图3中a均为纯MWCNT—AN CTC的荧光光谱.左上b为在5mL苯中加入了50μL的MWC2 NT—AN CTC储备液,其荧光强度峰值为138时其发射波长位于565nm;右上b为在5mL环己烷中加入了50μL的MWCNT—AN CTC储备液,其荧光强度峰值为172时其发射波长位于558n m;左下b 为在5mL乙醇中加入了50μL的MWCNT—AN CTC储备液,其荧光强度峰值为98时其发射波长位于569n m;右下b为在5mL正丁醇中加入50μL 的MWCNT—AN CTC储备液,其荧光强度峰值为106时其发射波长位于572nm.可见,苯、环己烷、乙醇和正丁醇等有机溶剂均对MWCNT—ANCTC有增强荧光强度的效应,其中苯和环己烷等非极性溶剂对MWCNT—ANCTC的荧光强度增加极为明显,而乙醇和正丁醇等极性溶剂不太明显.这是由于苯和环己烷能与MWCNT—AN2 CTC产生具有堆积作用的超共轭体系,而乙醇和正丁醇等极性溶剂由于它们的极性所致,也能吸引分散MWCNT—ANCTC上的未参与共轭的孤电子,因此它们均可使MWCNT—ANCTC的共轭体系有所增强,因而提高了其荧光强度;但是因为在该体系中,π电子的共轭效应占主导因素,因而相同体积浓度下,苯和环己烷稀释的MW NT—N T的荧光强度明显比乙醇和正丁醇的大2.3M WC NT—A NCT C膜修饰电极对Cu2+的电催化作用分别用K NO3,K C l,NaC l,N aS O410H2O,C u2 S O4配制50mL0.1mol/LK+,N O3-,C l-,Na+, S O42-,Cu2+的溶液,用传统三电极系统对溶液进行线性扫描,扫描电位-300~300mV,扫描速度为50 V/s,检测不同离子在修饰电极上的响应情况,结果显示只有Cu2+出现响应,且只出现了一个还原峰,表明此峰是由Cu2+产生,无氧化峰是由于Cu2+被还原成Cu+后很快扩散而不被氧化.该修饰电极可用于Cu2+的定量分析.3 结论 红外谱图表明多壁碳纳米管与苯胺回流生成了MWCNT—ANCTC;通过对丙酮、苯、环己烷、乙醇、正丁醇所稀释的MWCNT—A NCTC的荧光性质进行考察,发现以上各种有机溶剂都可以增强MWCNT—ANCTC的荧光发射强度,但是它们所增强的幅度不同,丙酮、苯和环己烷所稀释的MWCNT—ANCTC的荧光强度明显增强,而乙醇和正丁醇增强幅度不明显.电化学实验分析得出C NT—A N CTC对Cu2+有特殊的响应,CNT—AN CTC膜促进电子的转移,将+还原成+,这将使得MW NT—N T在对+的定性定量检测领域有很好的应用前景和价值(下转第35页)03 山西大同大学学报(自然科学版) 2007年C A C C .Cu2Cu C A C C Cu2.C r ea t ion of the Eva lua tion Syste m for P E Tea cher s i n Ter t i a ry SchoolsWANG Hai 1,L I Yan 2ling 2,L IMao 1(1.Sch ool of Physical Educa ti on,Shanxi Da t ong Uni ve rsit y,Dat ong Shanxi,037009;2.Sch ool of Physical Educa ti on,Hunan Norma l Unive rsity,Changsha Hunan,410081)Ab stra ct:B y app lying l ogic and lite rature,this a rticle ana ly zes the deve l opment of PE t eache rs i n tertia ry sch ools .B ased on the funda m ent a l and s oc ial functi ons of PE teachers as sti p ula ted by relevant regulati ons,considering t he de m and of PE teachers for p rofes 2si ona lis m ,this evalua tion syste m tries t o refl ec t the develop m ent of PE teachers,and offe rs gui dance for such a purpose .Key wor ds:t e rtiary schools;PE teachers ;eva luati on s ystem(上接第30页)参考文献[1]徐国财,张立德.纳米复合材料[M ].北京:化学工业出版社,2002.[2]刘畅,成会明.单壁纳米碳管的制备及其储氢特性[J ].中国科学院院刊,2001,(1):32235.[3]L iW Z ,Xi e S S,Q i an L ,e t al .Large Scale Synthe sis of A ligned Carbon Nanotubes [J ].Science ,1996.274(5293):170121703.[4]Han W Q,Fan S S,L i Q Q,et al.Synthe sis of Galliu m 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the co mpo site ’s flu orescence nature s ,and discussed the affected factors and reasons of its flu orescence inten sity .In addi 2ti on,the co mpo site can p r omo t e the e lectr oni c shift,and ha s t he spec ial re s pons e t o Cu 2+.Thiswill enabl e the co mposite t o have the very g ood applica tion p r ospec t and the v a lue in the qualitativeandqu ota exam inati on fie l d of Cu 2+.Keywor ds:multi 2wa ll ca rbon nanotube;composite;e l uore scence;e lectrochem istry532007年 王海等:我国普通高校体育教师队伍评价指标体系的构建 。
亚硝酸盐在聚丙烯酸/多壁碳纳米管修饰电极上的测定研究摘要本文使用用聚丙烯酸(mr>100000,以下简称paa)分散多壁碳纳米管,制备了聚丙烯酸/多壁碳纳米管修饰玻碳电极(mwnts/paa/gce)。
使用扫描电镜、计时库仑法对mwnts/paa/gce 进行了研究。
在0.1mol/l的磷酸盐溶液中(ph5.0)亚硝酸盐在修饰电极上产生一峰电位为0.7v的灵敏氧化峰,与裸玻碳电极相比峰电位负移、峰电流显著增加。
优化了实验条件,在优化条件下,安培法检测亚硝酸盐浓度在8.0×10-8mol/l~2.0×10-4mol/l范围与峰电流呈现良好的线性关系,检出限达到4.0×10-8mol/l。
该法应用于食品中亚硝酸盐的检测,并与光度分析法进行比较,获满意结果。
关键词亚硝酸盐;多壁碳纳米管;聚丙烯酸;安培法
中图分类号o64 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2011)55-0096-02
0 引言
亚硝酸盐主要指亚硝酸钠,常用作食品添加剂,但亚硝酸盐对人体有害,其有致癌及导致组织缺氧性损害的作用[1],所以,亚硝酸盐的检测一直是食品、水质和环境监测中一个很重要的项目。
目前,检测亚硝酸盐的方法主要有紫外-可见光谱法、红外光谱法高效液相色谱法以及电分析方法[2,3]等,其中电化学方法由于其方便,快速,成本低,灵敏度高而被广泛研究。
本文用paa分散多壁碳纳米管,滴涂到玻碳电极上制备了聚丙烯酸、多壁碳纳米管修饰玻碳电极(mwcnts / paa /gce),优化了亚硝酸盐在mwcnts / paa /gce的电化学反应实验条件,将该体系用于实际样品中亚硝酸盐的检测,并与光度法测定结果对比,结果令人满意。
1 实验部分
1.1 实验仪器和主要试剂
chi660c电化学工作站(上海辰华仪器有限公司)。
电化学测量采用三电极系统,工作电极为壁碳纳米管/聚丙烯酸电极修饰的玻碳电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为辅助电极。
phs-3c型数字酸度计(上海雷磁仪器厂);85-2恒温磁力搅拌器(常州国华电器有线公司);超声波洗涤槽(上海超声波仪器厂);扫描电子显微镜(sem)(quanta-200,fei.co,holond)。
多壁碳纳米管(mwnts)(成都时代纳米有限责任公司);聚丙烯酸(paa)(百灵威公司);亚硝酸钠溶液(购于天津市科密欧化学试剂公司产品)直接溶于水配制成0.1mol/l的储备液,使用时用二次蒸馏水稀释至所需浓度;实验中所用的支持电解质均为
0.1mol/l 磷酸缓冲液(pbs)。
试剂均为分析纯,所有溶液采用二次蒸馏水配制。
1.2 聚丙烯酸修饰多壁碳纳米管的制备
水溶性mwnts的制备与文献[7]基本一致。
取10μlpaa/ mwnts
分散液滴涂到预处理好的玻碳电极表面,在红外灯下烘干,即可制得mwcnts-paa/gce。
1.3 实验方法
以mwcnts-paa/gce为工作电极,饱和甘汞电极为参比电极,铂丝为辅助电极,在5ml的小烧杯中,加入一定量的亚硝酸钠储备液,用0.1mol/l的pbs缓冲液稀释,开路富集65s后,在电位0v~1.0v 区间内,以扫描速度ν=80mv/s进行dpv、cv、lsv等测定。
每次测定完后,将电极置于0.1mol/l的pbs(ph=5.6)溶液中,在电位-1.0v~1.0v区间内以80 mv/s的扫速循环伏安扫描10圈,即可活化再生电极。
1.4 样品处理
实际样品的处理按照中华人民共和国国家标准—食品中亚硝酸盐和硝酸盐的测定方法[8]进行。
称取5g双汇牌香肠(产品标准号:gb/t20712)绞碎均匀,加入12.5ml硼砂饱和溶液搅拌均匀,用150ml、70℃的水将试样全部洗入250ml容量瓶中,置于沸水中加热15min,轻轻摇动下加2.5ml硫酸锌溶液,冷却至室温后,加水至刻度,放置30min,除去上层脂肪,清液用滤纸过滤,弃去初滤液10ml,滤液置于冰箱中保存备用。
2 结果与讨论
2.1 亚硝酸钠在mwnts-paa复合膜修饰电极上的电化学响应
亚硝酸钠在mwcnts/paa/gce上的循环伏安扫描响应见图1。
可
以看出,与空白溶液相比,亚硝酸钠在0.732v附近出现一个灵敏的氧化峰,并且无还原峰出现。
这说明亚硝酸钠在mwnts/paa复合膜修饰电上的电化学氧化是一个完全不可逆的电化学过程。
循环伏安扫描响应
a.mwcnts/paa/gce+0.1mol/lpbs;
b.mwcnts/paa/gce+1.0x10-4mol/l sodium nitrite+0.1mol/l pbs
图2为亚硝酸钠在空白溶液(曲线a)、裸电极(曲线b)和mwcnts/paa/gce(曲线c)上产生的dpv响应。
可以看出曲线c的氧化峰和曲线b相比,峰电流明显增大。
这表明,在mwnts/paa/gce 膜中,碳纳米管的作用是形成大量的纳米孔状导电结构,从而有效增大电极的比表面积,使更多的亚硝酸根离子吸附在电极表面进行电化学氧化,产生较大的电流响应。
因此,所制备的mwnts/paa/gce 膜对亚硝酸钠的氧化起到了较好的催化和增敏作用。
2.2 工作曲线、检出限及重现性
在优化实验条件下,比较了在连续加入1.0×10-5mol/l、1.0
×10-4mol/l、1.0×10-3mol/l、1.0×10-2mol/l亚硝酸钠标准溶液时安培响应信号的改变情况。
如图4所示。
由内置图可以看到,电流与亚硝酸根离子浓度有很好的线性关系。
其线性回归方程为:ip = 1.08c-1.45(r=0.999),其检出限值为4.0×10-8mol/l,线性范围:2.0×10-8~3.0×10-3mol/l。
a.mwcnts-paa/gce+0.1 mol/l pbs (ph4);
b.gce+1x10-4mol/l
nano2+0.1mol/l pbs (ph4);c.mwnts-paa/gce+5x10-4mol/l nano2+0.1mol/l pbs (ph4)
2.3 食品中亚硝酸盐的检测
我们使用该电极在优化条件下测定了双汇牌香肠(产品标准号:gb/t20712)中亚硝酸盐的含量为0.18 mg/kg,回收率达95.23%。
测定结果与分光光度法测定进行比较,与文献[4]一致。
3 结论
采用聚丙烯酸分散多壁碳纳米管,制备了mwcnts/paa/gce,mwcnts/paa/gce对亚硝酸钠的氧化起到催化和增敏作用,与其它分析检测手段相比,扩展了亚硝酸根离子的检测范围(1.0×
10-6mol/l~2.0×10-4mol/l),检出限达到4.0×10-8mol/l。
亚硝酸盐在mwcnts/paa/gce上发生的是不可逆的氧化还原反应,该方法有操作简单,所用样品量少,灵敏度高,重现性好,检测限低等优点。
可望发展快速、准确地测定各种食品中亚硝酸盐含量的新途径。
a.1x10-5mol/l亚硝酸盐 20mul;
b.1x10-4mol/l 亚硝酸盐
20mu l;c.1x10-3mol/l of 亚硝酸盐20mul;d.1x10-2mol/l亚硝酸盐20 mul
参考文献
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