SBA-15及PT/SBA-15修飾電極的制備及在電化學上的應用

侯芹芹， 楊春娣，趙 彬

(1.西安建筑科技大學 華清學院，陜西 西安 710043；2.西安建筑科技大學 理學院，陜西 西安 710055)

SBA-15及PT/SBA-15修飾電極的制備及在電化學上的應用

侯芹芹1， 楊春娣1，趙 彬2

(1.西安建筑科技大學 華清學院，陜西 西安 710043；2.西安建筑科技大學 理學院，陜西 西安 710055)

以聚乙烯醇(PVA)為成膜劑制備了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極，考察了其在肌紅蛋白上的電化學行為，實驗結(jié)果表明，SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極對肌紅蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有更好的催化性能；在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優(yōu)。

復合材料；復合膜修飾電極；應用

聚噻吩/介孔分子篩復合材料由于具有多孔結(jié)構(gòu)的高比表面積、環(huán)境穩(wěn)定性良好以及較高的電導率等特性，因此可用作載體材料來沉積、分散具有催化活性的微粒，從而提高催化劑的表面積。而且相比其它的金屬催化劑擔載材料(如活性炭，多孔SiO2)[1-3]，聚合物復合支撐材料具有基體膜厚易控、催化劑載量可控制的優(yōu)點，由于其存在的上述特點，它們能用于電極表面的修飾功能引起了人們的重視[4-7]。

肌紅蛋白是一種小分子蛋白質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)與血紅蛋白相似，具有在肌細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運和貯存氧的功能。人體心肌、骨骼肌內(nèi)含有大量肌紅蛋白，正常人的血液中很少，主要由腎臟代謝并排泄。當心肌或橫紋肌有損傷時，肌紅蛋白便釋放入血中，血清中的肌紅蛋白即可明顯升高。因此對其測定的研究對于探討生理機制和相關(guān)疾病的診斷和治療具有重要的意義。肌紅蛋白是由一條多肽鏈和一個血紅素輔基構(gòu)成的，具有電化學活性，因此可以用電化學方法來測定。聚乙烯醇(PVA)是一種應用相當廣泛的水溶性高分子聚合物，由于具有獨特的強力粘接性和成膜柔韌性并且穩(wěn)定性好，可以在電極表面形成均一、穩(wěn)定的修飾膜。

本文以聚乙烯醇(PVA)為成膜劑制備了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極，考察了其在肌紅蛋白上的電化學行為，實驗結(jié)果表明，SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極對肌紅蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有更好的催化性能；在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優(yōu)。

1 實驗

1.1 儀器與藥品

電化學測定均采用CHI832電化學工作站(上海辰華儀器公司)；SB4200DTD超聲波清洗機(寧波心芝生物科技股份有限公司)；ES60-4J型電子分析天平(沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司)；肌紅蛋白(Mb)，聚乙烯醇(PVA)；SBA-15；0.1M NaH2PO4-Na2HPO4(PBS)緩沖溶液。

1.2 SBA-15修飾電極和PT/SBA-15修飾電極的制備及測定

修飾電極的制備：將兩個玻碳電極分別在濕潤的金相砂紙上用Al2O3拋光成鏡面，在丙酮、乙醇和二次蒸餾水中各超聲5min。一個電極上，準確稱取一定量的介孔材料/復合材料，加入到Mb溶液中，超聲分散20min，得到淺黑色均一的分散液，用微量注射器分別移取5μL的介孔材料/復合材料的分散液以及5μL的PVA滴加到已經(jīng)處理好的玻碳電極表面，自然晾干后即形成了復合膜修飾電極，另一個電極上只加Mb溶液以及PVA。

修飾電極的測定方法：以修飾電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，利用循環(huán)伏安法研究了Mb在修飾電極上的電化學行為，實驗過程中通氮氣除氧，并在氮氣氣氛中進行，電極每次使用后置于pH值=7.0的PBS溶液中，于-1.0～0.6V之間循環(huán)掃描。

2 結(jié)果與討論

2.1 SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖1為玻碳電極和SBA-15修飾電極對Mb的循環(huán)伏安曲線。

(a:玻碳電極,b:SBA-15)圖1 玻碳電極和SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.1 Cyclic voltammograms of Mb at SBA-15

對pH值為7.0的PBS緩沖溶液通氮除氧，采用循環(huán)伏安法測定肌紅蛋白(Mb)在玻碳電極和SBA-15復合膜修飾電極上的電化學行為。結(jié)果如圖1所示，Mb在裸玻碳電極上沒有還原峰。當用SBA-15復合膜修飾玻碳電極以后，只存在一個還原峰。有一定的峰電流(2.143e-6A)和峰電位(0.2V)說明介孔分子篩SBA-15對于Mb具有一定的催化性能。SBA-15的催化能力是多方面的，一是由于SBA-15對肌紅蛋白具有一定的吸附能力，能夠有效的吸附肌紅蛋白，另一方面，SBA-15具有大的比表面積，用其作為電極可以大大增加電極的電化學表面積；此外，SBA-15介孔分子篩特有的納米尺度都可以促進電子的傳輸，因此對于肌紅蛋白具有一定的催化能力。

2.2 PT/SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖2是玻碳電極和PT/SBA-15修飾電極對Mb的循環(huán)伏安曲線。

(a:玻碳電極,b:PT/SBA-15)圖2 玻碳電極和PT/SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.2 Cyclic voltammograms of Mb at PT/SBA-15

對pH值為7.0的PBS緩沖溶液通氮除氧，采用循環(huán)伏安法測定肌紅蛋白(Mb)在玻碳電極和PT/SBA-15復合膜修飾電極上的電化學行為。結(jié)果如圖2所示，Mb在裸玻碳電極上沒有還原峰。當用PT/SBA-15復合膜修飾玻碳電極以后，存在一個還原峰。有一定的峰電流(2.143e-6A)和峰電位(-0.231V)說明PT/SBA-15介孔分子篩對于Mb具有一定的催化性能。PT/SBA-15具有和SBA-15一樣的介孔結(jié)構(gòu)，一定的孔容孔徑和較高的比表面積，因此對于肌紅蛋白的催化能力和SBA-15介孔分子篩的吸附原理一樣，一方面是可以有效地吸附肌紅蛋白，另一方面增大了肌紅蛋白的電極表面積，此外PT/SBA-15的納米尺度可以促進電子的傳輸。

2.3 SBA-15和PT/SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖3 是SBA-15和PT/SBA-15修飾電極對Mb的循環(huán)伏安曲線。

(a:SBA-15, b:4d PT/SBA-15)圖3 SBA-15和PT/SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.3 Cyclic voltammograms of Mb at SBA-15 and PT/SBA-15

對pH值為7.0的PBS緩沖溶液通氮除氧，采用循環(huán)伏安法測定肌紅蛋白(Mb)在SBA-15-PVA和PT/SBA-15復合膜修飾電極上的電化學行為。結(jié)果如圖3所示，Mb在SBA-15和PT/SBA-15復合膜修飾電極上都有還原峰。加入聚噻吩之后的PT/SBA-15復合膜修飾電極以后，峰電位發(fā)生了正移，說明PT/SBA-15改善了電極活性中心，加速了Mb在電極/溶液表面的電子傳質(zhì)，從而使峰電位發(fā)生正移。說明PT/SBA-15相對于SBA-15來說對Mb具有更好的催化性能。

2.4 不同濃度的PT/SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖4為不同濃度的PT/SBA-15-PVA修飾電極在Mb的PBS緩沖溶液中的循環(huán)伏安曲線。

(a: 4d PT/SBA-15, b: 6d PT/SBA-15)圖4 不同濃度的PT/SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.4 Cyclic voltammograms of Mb at different concentrations of PT/SBA-15

由圖4可知，Mb在兩個修飾電極上都有還原峰，后者的峰電流較大,靈敏度較高，說明不同濃度的聚噻吩的加入對于Mb的催化性能不同，濃度大即聚噻吩摻入量多的復合膜修飾電極對于Mb的催化氧化能力更好，這是由于聚噻吩能改善聚合物的電子傳遞性質(zhì)，增加電極的活性中心，加速Mb在電極/溶液界面的電子傳遞，增大氧化還原峰電流，因此，在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優(yōu)。

3 結(jié)論

制備了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極，考察了其在肌紅蛋白上的電化學行為，實驗結(jié)果表明，SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極對肌紅蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有更好的催化性能；在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優(yōu)。

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(本文文獻格式：.侯芹芹， 楊春娣，趙 彬SBA-15及PT/SBA-15修飾電極的制備及在電化學上的應用[J].山東化工，2017，46(14)：28-29，32.)

Application of SBA-15 and PT/SBA-15 modified electrode in electrochemistry

HouQinqin1，YangChundi1，ZhaoBin2

(1.Xi'an University of Architecture and Technology Huaqing Collage，Xi'an 710043，China；2. School of Science，Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an 710055，China)

SBA-15 and PT/SBA-15 composite film modified electrode were synthesized with Polyvinyl alcohol (PVA) as a film-forming agent. The results showed that PT/SBA-15 composite film modified electrode had better catalytic ability than SBA-15 composite film modified electrode. Under the same conditions, the large concentration of PT / SBA-15 composite membrane modified electrode had better electro catalytic effect on Mb.

composites; chemically modified electrode; application

2017-05-05

侯芹芹(1985—)，女，1碩士研究生，講師。

O635.1

A

1008-021X(2017)14-0028-02