Preparation and Application of Sensitive Enzymeless Sensor for Hydrogen Peroxide Based on Prussian Blue/PDDA-Graphene Modified Electrode*

ZHANG Lehua，ZHANG Huayang，LI Chong，JIA Liping，WANG Huaisheng*

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Liaocheng University，Liaocheng Shandong 252059，China; 2.School of Materials Science and Engineering，Shandong University，Jinan 250061，China)

Preparation and Application of Sensitive Enzymeless Sensor for Hydrogen Peroxide Based on Prussian Blue/PDDA-Graphene Modified Electrode*

ZHANG Lehua1，ZHANG Huayang2，LI Chong1，JIA Liping1，WANG Huaisheng1*

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Liaocheng University，Liaocheng Shandong 252059，China; 2.School of Materials Science and Engineering，Shandong University，Jinan 250061，China)

A novel，sensitive and enzymeless electrochemical sensor based on Prussian blue/poly(diallyldimethylammonium chloride)functionalized graphene composite film was fabricated for the detection of hydrogen peroxide.Graphite oxide was synthesized chemically by Hummers method and then was reduced by hydrazine hydrate in the presence of PDDA.Prussian blue(PB)was deposited on PDDA-G matrix by electrochemical method.With the synergistic effect of PDDA-G and PB，the PDDA-G/PB composite film(PB/PDDA-G/GCE)modified electrode shows good electrocatalytic ablitily toward H2O2reduction，at an applied potential of－0.3 V，which can be used as an H2O2enzymeless sensor.The sensor showed good response to H2O2reduction in a wide linear range of 3.0 μmol/L～2 061.0 μmol/L，and the detection limit was 1.0 μmol/L(S/N=3).This sensor will be promising for the fast detection of H2O2in real sample.

hydrogenperoxide;enzymeless sensors;poly(diallyldimethylammonium chloride);graphene; prussian blue

過氧化氫(H2O2)在食品、工業(yè)、臨床、制藥和環(huán)境分析等領域中具有重要的作用［1－2］。H2O2是生物體內(nèi)多種生化反應的重要產(chǎn)物之一，與很多疾病的發(fā)生有關(guān)［3］。因此，對于H2O2的檢測具有理論和實際意義。目前，檢測H2O2的方法有化學發(fā)光法［4］、熒光法［5］、分光光度法［6］及電化學方法等［7－8］。其中電化學方法由于其成本較低、所需儀器簡單、靈敏高效等優(yōu)點而受到廣泛重視［9－11］。H2O2的傳感器很多，主要包括酶傳感器和無酶傳感器兩種。但是在實際工作中，酶傳感器中所使用的酶常常受溫度、pH等外界條件的影響而失活導致傳感器的壽命較短［12］。因此，H2O2傳感器因為其所固定的酶或蛋白質(zhì)復雜、不穩(wěn)定、易變質(zhì)等而使其應用受到限制［13］。所以，有必要創(chuàng)建靈敏、簡單的H2O2無酶傳感器。

自從2004年Novoselov用機械剝離的方法制備出單層石墨烯片層以來［14］，石墨烯以其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的性能成為研究的熱點［15］。但是石墨烯片層之間有很強的范德華力，容易發(fā)生團聚，使其難溶于水及常用的有機溶劑，這給石墨烯的進一步研究和應用造成了極大的困難［16］。通過引入特定的官能團對石墨烯進行功能化，可以賦予石墨烯新的性質(zhì)，進一步拓展其應用領域［17］。目前常用的功能化方法有兩種:共價鍵和非共價鍵功能化。共價鍵功能化石墨烯是利用苯六元環(huán)結(jié)構(gòu)的邊緣及缺陷部位的活性環(huán)氧基團與改性劑的化學反應，共價鍵功能化會破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，改變其本身的物理化學性質(zhì)。而非共價鍵功能化石墨烯的制備過程簡單，還能保持石墨烯本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)是一種水溶性的離子導電聚合物，可以通過其與石墨烯之間的π－π相互作用將石墨烯功能化，使其在水中能較好地分散［18］，拓展了石墨烯在電化學分析中的應用［19］。另外，由于PDDA可以賦予石墨烯表面正電荷，可與帶負電的材料進行復合形成新的納米復合材料［20］。

普魯士藍對于H2O2電催化的高靈敏度和高選擇性曾受到人們的廣泛關(guān)注，因而被稱為“人工過氧化物酶”［21－27］。1984年Itaya等報道了普魯士藍的還原態(tài)(PW(K4Fe2+4［Fe2+(CN)6］3))對于O2和H2O2的還原有催化活性［28－29］，之后，基于普魯士藍的H2O2電化學傳感器的研究也引起人們的注意?；谄蒸斒克{的傳感器對H2O2的還原具有較好的電催化性，較低的檢出限和較好的選擇性［30］，并且工作電位較低，可以減小樣品中其他電活性物質(zhì)的干擾影響［31］。張培培等［32］用電化學方法在玻碳電極表面引入磺酸根，然后分別在Fe3+溶液和［Fe (CN)6］4－溶液中交替吸附形成普魯士藍晶體，該晶體對H2O2有很高的電催化活性，檢出限為0.48 mmol/L，檢測范圍為0.97 mmol/L～32.33 mmol/L。李麗花等［33］在碳納米管修飾玻碳電極表面電聚合一層普魯士藍膜，該修飾電極對H2O2有明顯的催化效應。本實驗在PDDA功能化的石墨烯表面電沉積普魯士藍制備了H2O2傳感器。

本實驗以水合肼為還原劑，PDDA作為分散劑和功能化試劑制備了PDDA功能化的石墨烯(PDDA-G)，將其滴涂在玻碳電極表面得到PDDA-G/ GCE。用循環(huán)伏安掃描法將普魯士藍電沉積在PDDA-G薄膜上，制得修飾電極PB/PDDA-G/GCE。研究了H2O2在該修飾電極上的電催化還原行為，實驗結(jié)果證明，該修飾電極作為H2O2傳感器可以大大降低對H2O2的檢測限，而且拓寬了其檢測范圍，且具有良好的抗干擾能力，檢測結(jié)果令人滿意。

1 實驗部分

1.1 試劑

石墨粉(325 mesh，99.9995%，Alfa Aesar公司)，聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)(MW= 200 000～350 000，Sigma公司)，濃硫酸，高錳酸鉀，水合肼(80%)，H2O2(30%，天津市光復精細化工研究所)，氯化鉀(KCl)，鹽酸(HCl)，鐵氰化鉀(K3Fe (CN)6)，氯化亞鐵(FeCl2·4H2O)，磷酸氫二鈉(Na2HPO4)，磷酸二氫鈉(NaH2PO4)，抗壞血酸(AA)，多巴胺(DA)，尿酸(UA)，葡萄糖(Glucose)以上試劑均為分析純，使用時未經(jīng)過進一步純化，實驗用水均為二次水。0.1 mol/L的PBS緩沖溶液由0.1 mol/L的Na2HPO4和0.1 mol/L的NaH2PO4制得。

1.2 儀器

AG135電子天平(上海梅特勒公司)，pHS－3C型酸度計(上海第二分析儀器廠)，78HW－1恒溫磁力攪拌器(江蘇金壇榮華儀器公司)，KQ2200DB型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，Anke TGL－16B型離心機(上海安亭科學儀器廠)，H－1650高速臺式離心機(長沙湘儀離心機儀器有限公司)。電化學實驗使用CHI660b電化學工作站(CH Inc.上海辰華儀器公司)，利用傳統(tǒng)的三電極體系:鉑絲電極為對電極，裸玻碳電極或修飾玻碳電極為工作電極，Ag/AgCl電極為參比電極。

1.3 PDDA功能化的石墨烯的制備

用Hummer法［34］制備0.5 mg/mL的氧化石墨(GO)，并超聲分散3 h。取1 mL 20%PDDA稀釋至50 mL，將50 mL GO慢慢加入到PDDA溶液中，磁力攪拌30 min后，加入1 mL水合肼，然后將混合液在100℃條件下反應3 h。產(chǎn)物經(jīng)離心、洗滌后于60℃下干燥，即得PDDA-G。

1.4 修飾電極的制備

首先將玻碳電極(直徑3.0 mm)在金相砂紙上打磨成鏡面，然后再用50 nm濕潤的Al2O3在拋光布上拋光，用二次蒸餾水沖洗干凈，再分別在乙醇和二次蒸餾水中超聲1 min，用氮氣吹干。用微量進樣器取5.0 μL PDDA-G溶液滴涂于玻碳電極表面，自然晾干，得到PDDA-G/GCE。

將PDDA-G/GCE置于N2飽和的含有2 mmol/L FeCl2+2 mmol/L K3［Fe(CN)6］+0.1 mol/L KCl+0.01 mol/L HCl的電沉積溶液［29］中，在－0.2 V～0.5 V之間循環(huán)伏安掃描10圈(掃速為50 mV/s)，即得PB/PDDA-G/GCE。然后，用去離子水洗去多余的未吸附上的離子，將PB/PDDA-G/GCE在0.1 mol/L KCl溶液(含有0.01 mol/L HCl，N2飽和)中于－0.2 V～0.5 V之間循環(huán)伏安掃描10圈。

2 結(jié)果與討論

2.1 修飾電極制備條件的優(yōu)化

為了獲得性能比較好的傳感器，對PDDA-G復合膜制備過程中氧化石墨(GO)和PDDA的濃度等條件進行了優(yōu)化。實驗發(fā)現(xiàn)0.5 mg/mL GO和0.4%(wt.)PDDA制備的PDDA-G復合膜沉積普魯士藍膜后形成的復合膜修飾電極對H2O2催化還原的能力最強。

普魯士藍的電沉積電位、溶液的pH、支持電解質(zhì)的濃度等與所制備的H2O2傳感器的靈敏性、穩(wěn)定性等性質(zhì)有關(guān)［35－36］。Itaya研究表明，有一部分陽離子(激活離子)能進入普魯士藍的晶格中提高其電化學活性，如K+、Rb+、Cs+、NH+4［37－38］。所以本實驗電沉積溶液中加入了0.1 mol/L KCl作為支持電解質(zhì)。圖1(A)為PDDA-G/GCE在N2飽和的電沉積溶液中于－0.2 V～0.5 V之間連續(xù)掃描的循環(huán)伏安曲線?？梢?，隨著掃描圈數(shù)的增加，普魯士藍的氧化還原峰電流逐漸增大，峰電位變化不大且峰電位差較小，可逆性較好［39］，表明普魯士藍已經(jīng)逐漸沉積到電極表面。當掃描圈數(shù)超過10圈以后，普魯士藍的氧化還原峰電流增加速度變慢，這可能是由于普魯士藍膜逐漸變厚的緣故。實驗還發(fā)現(xiàn)，H2O2在修飾電極上的還原峰電流也會隨著掃描圈數(shù)的增加而相應地變小。結(jié)果表明，普魯士藍的最佳電沉積圈數(shù)為10圈。將電沉積10圈后的普魯士藍膜修飾電極PB/PDDA-G/GCE在KCl溶液中連續(xù)循環(huán)掃描10圈，可以得到穩(wěn)定的循環(huán)伏安曲線如圖1(B)，表明修飾電極表面比較穩(wěn)定。普魯士藍在酸性條件下對H2O2有很高的靈敏度和很好的穩(wěn)定性，但在實際應用中普魯士藍最主要的缺點是在中性或堿性條件下不穩(wěn)定［29］。因此，本實驗測定過程選擇0.1 mol/L pH 6.0 PBS為支持電解質(zhì)。由于普魯士藍對O2的還原也有一定的催化活性，為避免溶解氧對該傳感器的干擾，本實驗的整個過程是在通N2的條件下進行的。

圖1 (A)PDDA-G/GCE在N2飽和的電沉積溶液中循環(huán)伏安掃描10圈的循環(huán)伏安曲線(掃速:50 mV/s)，(B)電沉積后PB/PDDA-G/GCE在N2飽和的0.1 mol/L KCl+0.01 mol/L HCl溶液中循環(huán)伏安掃描10圈的循環(huán)伏安曲線(掃速:50 mV/s)

2.2 修飾電極的電化學表征

圖2(A)是不同修飾電極在0.1 mol/L pH 6.0 PBS中的循環(huán)伏安曲線。從圖中可以看出，裸玻碳電極在底液中沒有出現(xiàn)明顯的氧化還原峰(曲線a); PDDA-G修飾到玻碳電極表面后，也沒有出現(xiàn)明顯的氧化還原峰但背景電流顯著增大(曲線b);將普魯士藍電沉積到玻碳電極表面后，電極呈現(xiàn)出普魯士藍的一對氧化還原峰(曲線c)。而在PDDA-G/GCE上沉積PB后可以觀察到明顯的氧化還原峰且峰電流比在裸電極上沉積PB后顯著增大(曲線d)，這表明PDDA-G的存在有利于普魯士藍的沉積且能促進電子的傳輸。

用交流阻抗譜對修飾電極進行了表征，結(jié)果如圖2(B)所示。交流阻抗隨著電極的修飾而發(fā)生變化，其值約為阻抗譜半圓的直徑。裸電極(曲線a)經(jīng)過PDDA-G復合物修飾后，電化學阻抗明顯減小(曲線b)，這是因為帶正電的PDDA-G與探針分子［Fe(CN)6］3－/4－發(fā)生靜電吸引，促進了探針分子在電極表面的電子傳遞。與圖2B－b相比，當復合修飾膜上電沉積上普魯士藍后，電化學阻抗略有減小(曲線c)，造成這種現(xiàn)象的原因可能是普魯士藍中的一對氧化還原態(tài)的反應有利于電子的傳遞，同時也說明普魯士藍已經(jīng)沉積于電極表面。普魯士藍中的一對氧化還原態(tài)的反應［29］:

圖2 (A)裸GCE(a)，PDDA-G/GCE(b)，PB/GCE(c)，PB/PDDA-G/GCE(d)在0.1 mol/L pH 6.0 PBS (含0.1 mol/L KCl，N2飽和)溶液中的循環(huán)伏安曲線，(B)裸GCE(a)，PDDA-G/GCE(b)，PB/PDDA-G/ GCE(c)在20 mmol/L［Fe(CN)6］3－/4－(含0.1 mol/L KCl)溶液中的交流阻抗圖(施加電壓:0.22 V，頻率:1 Hz～100 kHz)

2.3 掃速對普魯士藍電化學行為的影響

圖3(A)是在0.1 mol/L pH 6.0 PBS(含0.1 mol/L KCl，N2飽和)中，不同掃描速度下普魯士藍的電化學行為曲線?？梢钥闯觯?0 mV/s～300 mV/s的掃速范圍內(nèi)，隨著掃速的增加，氧化還原峰電流和峰電位差逐漸增大，而且氧化還原峰電流與掃描速度呈線性關(guān)系(如圖3(B))。綜上說明，普魯士藍在PDDA-G/GCE修飾電極上的氧化還原過程是表面控制的準可逆電化學過程［22，40－41］。

圖3 (A)PB/PDDA-G/GCE在不同掃速下的循環(huán)伏安曲線(電解液:N2飽和的含有0.1 mol/L KCl的0.1 mol/L pH 6.0 PBS，掃速分別為:20、60、100、150、200、250和300 mV/s)，(B)氧化還原峰電流與掃描速度間的關(guān)系曲線

2.4 復合膜修飾電極的電催化性能研究

利用循環(huán)伏安法和計時電流法研究了修飾電極PB/PDDA-G/GCE對H2O2的電催化還原作用。從圖4(A)中可以看出，當有H2O2存在時，普魯士藍的還原峰電流增大，氧化峰電流減小，表現(xiàn)出對H2O2還原的催化性質(zhì)。隨著H2O2濃度的增加，普魯士藍的氧化峰電流逐漸減小，而還原峰電流顯著增大，而在－0.3 V左右，還原電流增加的比較快，這說明PB/PDDA-G/GCE對H2O2有很好的電催化還原作用。圖4(B)為工作電位－0.3 V，PDDA-G/GCE和PB/PDDA-G/GCE分別作為傳感器時對H2O2響應的計時電流曲線?？梢姡琍DDA-G/GCE對H2O2的響應非常小，而且響應也慢，而PB/PDDA-G/GCE對H2O2的響應比較大，響應速度非?？欤? s內(nèi)即可達到穩(wěn)態(tài)電流值。這主要是因為普魯士藍Fe4［Fe(CN)6］3獨特的沸石結(jié)構(gòu)對小質(zhì)量分子(如O2，H2O2，肼)有很好的催化能力［29］。因此，PB/PDDA-G/GCE可以作為傳感器用于H2O2的檢測。

2.5 計時電流法檢測H2O2的含量

圖5(A)是PB/PDDA-G/GCE作為傳感器在工作電位為－0.3 V時，對不斷加入H2O2的電流響應－時間曲線。在攪拌狀態(tài)下，隨著H2O2的加入，H2O2的還原電流快速增大。傳感器達到95%穩(wěn)定電流的響應時間小于5 s，且峰電流與H2O2的濃度在3.0 μmol/L～2 061 μmol/L范圍內(nèi)分兩段呈線性關(guān)系(如圖5(B))，線性回歸方程分別為:

Ipc/μA=1.27+0.0674 c μmol/LR=0.999 (3.0 μmol/L～61 μmol/L)

Ipc/μA=5.03+0.0163 c μmol/LR=0.999 (61 μmol/L～2 061 μmol/L)

在信噪比為3時，傳感器的檢出限為1.0 μmol/L。

表1是不同修飾電極對H2O2檢測的數(shù)據(jù)結(jié)果比較。由圖表可知，本實驗制備的PB/PDDA-G/ GCE修飾電極對H2O2的檢出限較低，檢測線性范圍較寬。并且該修飾電極制備比較簡單易行，可用于制備H2O2無酶傳感器。

圖4 (A)PB/PDDA-G/GCE在不同濃度H2O2存在下的循環(huán)伏安曲線(電解液:N2飽和的含有0.1 mol/L KCl的0.1 mol/L pH 6.0 PBS，掃速:100 mV/s)，(B)PDDA-G/GCE，PB/PDDA-G/GCE在支持電解質(zhì)中連續(xù)加入0.2 mmol/L H2O2的i－t曲線(工作電位:－0.3 V)

圖5 (A)PB/PDDA-G/GCE在0.1 mol/L pH 6.0 PBS(含0.1 mol/L KCl，N2飽和)中連續(xù)加入一定量H2O2的i－t曲線(工作電位:－0.3 V)，(B)傳感器響應電流與H2O2濃度的線性關(guān)系曲線(內(nèi)插圖為0～61 μmol/L H2O2的放大圖)

表1 不同修飾電極對H2O2檢測的線性范圍和檢出限的對比

2.6 電極的抗干擾性

在電化學檢測H2O2過程中，抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA)等電活性物質(zhì)會對其產(chǎn)生信號干擾［45］，所以有必要檢測該傳感器的抗干擾性。圖6為在0.1 mol/L pH 6.0 PBS(含0.1 mol/L KCl，N2飽和)溶液中，考察了0.1 mmol/L H2O2在100倍尿酸，100倍抗壞血酸，100倍多巴胺和100倍葡萄糖存在時的干擾情況。實驗發(fā)現(xiàn)，加入這些物質(zhì)時雖然產(chǎn)生了微弱的響應信號，但幾乎沒有干擾傳感器的電流響應［46］，說明該傳感器在較低的工作電位下可以有效地避免UA，AA，DA，Glucose的信號干擾。

圖60 .1 mol/L pH 6.0 PBS(含有0.1 mol/L KCl，N2飽和)中加入H2O2、UA、AA、DA、Glucose的i－t曲線(工作電位:－0.3 V)

2.7 傳感器的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性

穩(wěn)定性和重現(xiàn)性是衡量一個傳感器性能的重要指標。將PB/PDDA-G/GCE電極在0.1 mol/L pH 6.0 PBS(含有0.1 mol/L KCl，N2飽和)溶液中連續(xù)循環(huán)伏安掃描10圈后，峰電流無明顯變化，說明修飾材料是比較穩(wěn)定的。在4℃下于緩沖溶液中保存2周后，還原峰電流僅僅降低了4.7%。同方法制備的4支修飾電極，對0.1 mmol/L H2O2進行檢測時，相對偏差為4.3%。結(jié)果說明，基于PB/PDDA-G/ GCE的生物傳感器具有良好的穩(wěn)定性。

3 結(jié)論

本實驗以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)作為分散劑和功能化試劑制備了PDDA功能化的石墨烯(PDDA-G)，并將普魯士藍電沉積在PDDA-G復合膜上，制備了PB/PDDA-G/GCE復合膜修飾電極。實驗證明，該修飾電極可以作為H2O2無酶傳感器，避免了酶傳感器中酶活性降低導致的傳感器不穩(wěn)定，而且制備時間短、操作簡便。在工作電位為－0.3 V時，可以有效地避免其他電活性物質(zhì)的干擾，檢測H2O2的電流響應快，檢出限較低，檢測范圍較寬，為H2O2傳感器的研制提供了一種新方法。

［1］Yang J H，Myoung N，Hong H G.Facile and Controllable Synthesis of Prussian Blue on Chitosan-Functionalized Graphene Nanosheets for the Electrochemical Detection of Hydrogen Peroxide［J］.Electrochim Acta，2012，81:37－43.

［2］李華清，劉春秀，郭宗慧，等.氧化還原聚合物修飾的過氧化氫傳感器的研究［J］.傳感技術(shù)學報，2006，19(3):549－551.

［3］Huang Y，Li S F Y.Electrocatalytic Performance of Silica Nanoparticles on Grapheme Oxide Sheets for Hydrogen Peroxide Sensing［J］.J.Electroanal Chem，2013，690:8－12.

［4］Fan Y W，Huang Y M.The Effective Peroxidase-Like Activity of Chitosan-Functionalized CoFe2O4Nanoparticles for Chemilumine-scence Sensing of Hydrogen Peroxide and Glucose［J］.Analyst，2012，137(5):1225－1231.

［5］Lazrus A L，Kok G L，Gitlin S N，et al.Automated Fluorimetric Method for Hydrogen Peroxide in Atmospheric Precipitation［J］.A-nal Chem，1985，57(4):917－922.

［6］Nogueira R F P，Oliveira M C，Paterlini W C.Simple and Fast Spectrophotometric Determination of H2O2in Photo-Fenton Reactions Using Metavanadate［J］.Talanta，2005，66(1):86－91.

［7］Evans S A G，Elliott J M，Andrews L M，et al.Detection of Hydrogen Peroxide at Mesoporous Platinum Microelectrodes［J］.Anal Chem，2002，74(6):1322－1326.

［8］Mao L，Osborne P G，Yamamoto K，et al.Continuous On-Line Measurement of Cerebral Hydrogen Peroxide Using Enzyme-Modified Ring-Disk Plastic Carbon Film Electrode［J］.Anal Chem，2002，74(15):3684－3689.

［9］Xie L L，Xu Y D，Cao X Y.Hydrogen Peroxide Biosensor Based on Hemoglobin Immobilized at Graphene，F(xiàn)lower-Like Zinc Oxide，and Gold Nanoparticles Nanocomposite Modified Glassy Carbon Electrode［J］.Colloids Surf，B，2013，107:245－250.

［10］Santhosh P，Manesh K M，Gopalan A，et al.Fabrication of a New Polyaniline Grafted Multi-Wall Carbon Nanotube Modified Electrode and Its Application for Electrochemical Detection of Hydrogen Peroxide［J］.Anal Chim Acta，2006，575(1):32－38.

［11］Shen Y，Trauble M，Wittstock G.Detection of Hydrogen Peroxide Produced during Electrochemical Oxygen Reduction Using Scanning Electrochemical Microscopy［J］.Anal Chem，2008，80(3): 750－759.

［12］Li M G，Xu S D，Tang M，et al.Direct Electrochemistry of Horseradish Peroxidase on Graphene-Modified Electrode for Electrocatalytic Reduction Towards H2O2［J］.Electrochim Acta，2011，56 (3):1144－1149.

［13］Huang K J，Niu D J，Liu X，et al.Direct Electrochemistry of Catalase at Amine-Functionalized Graphene/Gold Nanoparticles Composite Flm for Hydrogen Peroxide Sensor［J］.Electrochim Acta，2011，56(7):2947－2953.

［14］Novoselov K S，Geim A K，Morozov S V，et al.Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films［J］.Science，2004，306(5696): 666－669.

［15］Zhou K F，Zhu Y H，Yang X Y，et al.A Novel Hydrogen Peroxide Biosensor Based on Au-Graphene-HRP-Chitosan Biocomposites［J］.Electrochim Acta，2010，55(9):3055－3060.

［16］Liu K P，Zhang J J，Yang G H，et al.Direct Electrochemistry and Electrocatalysis of Hemoglobin Based on Poly(Diallyldimethylammonium Chloride)Functionalized Graphene Sheets/Room Temperature Ionic Liquid Composite Film［J］.Electrochem.Commun，2010，12(3):402－405.

［17］Fang Y X，Guo S J，Zhu C Z H，et al.Self-Assembly of Cationic Polyelectrolyte-Functionalized Graphene Nanosheets and Gold Nanoparticles:A Two-Dimensional Heterostructure for Hydrogen Peroxide Sensing［J］.Langmuir，2010，26(13):11277－11282.

［18］Shen J F，Long Y，Li T，et al.One-Pot Polyelectrolyte Assisted Hydrothermal Synthesis of TiO2-Reduced Graphene Oxide Nanocomposite［J］.Mater Chem Phys，2012，133(1):480－486.

［19］Feng Q L，Liu K P，F(xiàn)u J J，et al.Direct Electrochemistry of Hemoglobin Based on Nano-Composite Film of Gold Nanopaticles and Poly(Diallyldimethylammonium Chloride)Functionalized Graphene［J］.Electrochim Acta，2012，60:304－308.

［20］Liu W L，Zhang J F，Li C，et al.A Novel Composite Film Derived from Cysteic Acid and PDDA-Functionalized Graphene:Enhanced Sensing Material for Electrochemical Determination of Metronidazole［J］.Talanta，2013，104:204－211.

［21］Liu Y，Chu Z Y，Jin W Q.A Sensitivity-Controlled Hydrogen Peroxide Sensor Based on Self-Assembled Prussian Blue Modified E-lectrode［J］.Electrochem Commun，2009，11(2):484－487.

［22］Zhang Y，Sun X M，Zhu L Z，et al.Electrochemical Sensing Based on Graphene Oxide/Prussian Blue Hybrid Film Modified Electrode［J］.Electrochim Acta，2011，56(3):1239－1245.

［23］Karyakin A A，Karyakina E E，Gorton L.Amperometric Biosensor for Glutamate Using Prussian Blue-Based“Artificial Peroxidase”as a Transducer for Hydrogen Peroxide［J］.Anal Chem，2000，72 (7):1720－1723.

［24］Zou Y J，Sun L X，Xu F.Prussian Blue Electrodeposited on MWNTs-PANI Hybrid Composites for H2O2Detection［J］.Talanta，2007，72(2):437－442.

［25］Wang W J，Wang F，Yao Y L，et al.Amperometric Bienzyme Glucose Biosensor Based on Carbon Nanotube Modified Electrode with Electropolymerized Poly(Toluidine Blue O)Film［J］.Electrochim Acta，2010，55(23):7055－7060.

［26］Bai X Y，Chen G H，Shiu K K.Electrochemical Biosensor Based on Reduced Graphene Oxide Modified Electrode with Prussian Blue and Poly(Toluidine Blue O)Coating［J］.Electrochim Acta，2013，89:454－460.

［27］Zhang Y N，Chu Z Y，Shi L，et al.Effect of Temperature-Controlled Poly(Diallyldimethylammonium Chloride)on Morphology of Self-Assembled Prussian Blue Electrode and Its High Detection Sensitivity of Hydrogen Peroxide［J］.Electrochim Acta，2011，56(24): 8163－8167.

［28］Itaya K，Shoji N，Uchida I.Catalysis of the Reduction of Molecular Oxygen to Water at Prussian Blue Modified Electrodes［J］.J Am Chem Soc，1984，106(12):3423－3429.

［29］Jiang Y Y，Zhang X D，Shan C S，et al.Functionalization of Graphene with Electrodeposited Prussian Blue Towards Amperometric Sensing Application［J］.Talanta，2011，85(1):76－81.

［30］Jin E，Lu X F，Cui L L，et al.Fabrication of Graphene/Prussian Blue Composite Nanosheets and Their Electrocatalytic Reduction of H2O2［J］.Electrochim Acta，2010，55(24):7230－7234.

［31］Zhang H，Yin Y J，Wu P，et al.Indirect Electrocatalytic Determination of Choline by Monitoring Hydrogen Peroxide at the Choline Oxidase-Prussian Blue Modified Iron Phosphate Nanostructures［J］.Biosens Bioelectron，2012，31(1):244－250.

［32］張培培，王愛軍，劉雪燕，等.層層自組裝法制備普魯士藍修飾電極及對過氧化氫的測定［J］.應用化學，2012，29(5):585－590.

［33］李麗花，徐琴，王海燕，等.普魯士藍－多壁碳納米管復合材料修飾電極測定過氧化氫［J］.分析化學研究報告，2007，35(6): 835－838.

［34］Hummers W S，Offeman R E.Preparation of Graphitic Oxide［J］.J Am Chem Soc，1958，80(6):1339－1339.

［35］Kawiak J，Jedral T，Galus Z.A Reconsideration of the Kinetic Data for the Fe(CN)3－6，/Fe(CN)4－6，System［J］.J Electroanal Chem，1983，145(1):163－171.

［36］Li L，Sheng Q L，Zheng J B，et al.Facile and Controllable Preparation of Glucose Biosensor Based on Prussian Blue Nanoparticles Hybrid Composites［J］.Bioelectrochemistry，2008，74(1):170－175.

［37］Itaya K，Uchida I，Neff V D.Electrochemistry of Polynuclear Transition Metal Cyanides:Prussian Blue and Its Analogues［J］.Acc Chem Res，1986，19(6):162－168.

［38］盧惠婷，陳昌國，董海峰.普魯士藍修飾生物傳感器的研究進展［J］.理化檢驗(化學分冊)，2010，46(4):460－464.

［39］Gaviglio C，Battaglini F.Hydrogen Peroxide Detection under Physiological Conditions by Prussian Blue Stabilized Using a Polyelectrolyte-Surfactant Complex Matrix［J］.Sens Actuators B，2013，182: 53－57.

［40］Laviron E.General Expression of the Linear Potential Sweep Voltammogram in the Case of Diffusionless Electrochemical Systems［J］.J Electroanal.Chem.Interfacial Electrochem，1979，101(1): 19－28.

［41］Laviron E，Roullier L.Electrochemical Reactions with Adsorption of the Reactants and Electrosorption.Simple Analytical Solutions for a Henry Isotherm［J］.J Electroanal Chem，1998，443(2):195－207.

［42］Woo S，Kim Y R，Chung T D，et al.Synthesis of a Graphene-Carbon Nanotube Composite and Its Electrochemical Sensing of Hydrogen Peroxide［J］.Electrochim Acta，2012，59:509－514.

［43］You J M，Kim D，Kim S K，et al.Novel Determination of Hydrogen Peroxide by Electrochemically Reduced Graphene Oxide Grafted with Aminothiophenol-Pd Nanoparticles［J］.Sens Actuators B，2013，178:450－457.

［44］Ping J F，Wu J，F(xiàn)an K，et al.An Amperometric Sensor Based on Prussian Blue and Poly(O-Phenylenediamine)Modified Glassy Carbon Electrode for the Determination of Hydrogen Peroxide in Beverages［J］.Food Chem，2011，126(4):2005－2009.

［45］Thangamuthu R，Pan Y C，Chen S M.Electrocatalytic Reduction of Hydrogen Peroxide and Its Determination in Antiseptic and Soft-glass Cleaning Solutions at Phosphotungstate-Doped-Glutaraldehyde-Cross-Linked Poly-L-Lysine Film Electrodes［J］.Sens Actuators B，2011，151 (2):377－383.

［46］姚飛，賈麗萍，霍瑞偉，等.納米銀/ds-DNA/聚(3，4－乙烯基二氧噻吩)復合膜修飾電極的制備及應用于過氧化氫無酶傳感器［J］.傳感技術(shù)學報，2013，26(6):762－768.

張樂華(1989－)，女，碩士研究生，研究方向為功能化石墨烯修飾電極的制備及其生物傳感應用，zhanglehua99@ 126.com;

王懷生(1962－)，男，博士，教授，博士研究生導師，山東省有突出貢獻的中青年專家。研究方向為生物電分析化學，主持完成和在研四項國家自然科學基金課題，科研成果獲2010年山東省自然科學二等獎，hswang@lcu.edu.cn。

普魯士藍/PDDA－石墨烯復合膜修飾電極的制備及應用于過氧化氫無酶傳感器*

張樂華1，張華陽2，李沖1，賈麗萍1，王懷生1*
(1.聊城大學化學化工學院，山東聊城252059;2.山東大學材料科學與工程學院，濟南250061)

制備了一種基于普魯士藍/PDDA－石墨烯復合膜的新型無酶電化學傳感器，可以用于過氧化氫的靈敏檢測。以聚二烯丙基二甲基氯化銨(PDDA)作為分散劑和功能化試劑制備了PDDA功能化的石墨烯(PDDA-G)，然后將普魯士藍(PB)電沉積到PDDA-G修飾的玻碳電極表面，制備了PB/PDDA-G/GCE。實驗發(fā)現(xiàn)，在工作電位為－0.3 V時，PB/PDDA-G/GCE作為傳感器對H2O2的電化學還原有很好的催化能力，響應時間小于5 s，這主要是緣于PDDA-G和PB的協(xié)同作用。在3.0 μmol/L～2 061 μmol/L的范圍內(nèi)，H2O2的還原電流與其濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限為1.0 μmol/L(S/N=3)。該修飾電極有望用于實際樣品中H2O2的快速檢測。

過氧化氫;無酶傳感器;聚二烯丙基二甲基氯化銨;石墨烯;普魯士藍

TP212.2

A

1004－1699(2014)04－0438－08

2014－03－10修改日期:2014－04－02

C:7230J

10.3969/j.issn.1004－1699.2014.04.004

項目來源:國家自然科學基金(21075059，21375055);山東省“泰山學者”建設工程專項經(jīng)費項目