一步電沉積制備多孔石墨烯/金納米復(fù)合材料修飾電極測定蘆丁

李文彬，劉曉穎

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院，湖南 長沙 410000)

1 實(shí)驗(yàn)部分

移取0.5 mg/mL 氧化石墨烯分散液、0.1 mg/mL 石墨烯分散液和0.2 mmol/L 氯金酸于稱量瓶中，放置在超聲波清洗機(jī)中超聲分散30 min，配得PG/Au 修飾液。GCE 在麂皮上用粒徑為0.05 μm 的氧化鋁懸濁液仔細(xì)拋光，用超純水清洗電極表面，再依次在無水乙醇溶液和超純水中各超聲清洗3 min，直至得到明亮干凈的電極鏡面，在三電極體系中將打磨好的GCE 置于PG/Au 修飾液中，采用循環(huán)伏安法（CV）以0.05 V/s 的掃速在-1.5～0.5 V 電位范圍內(nèi)循環(huán)掃描10 圈，得到多孔石墨烯/金納米復(fù)合材料修飾電極（PGAuNPs/GCE）。

2 結(jié)果與討論

2.1 PG/Au 納米復(fù)合材料的掃描電鏡表征

利用掃描電鏡對電極材料進(jìn)行表面微觀形貌表征，如圖1(a)所示，PG 存在很多褶皺的層狀三維結(jié)構(gòu)，并具有納米孔隙結(jié)構(gòu)，說明PG 已修飾到了電極表面。圖1(b)中PG 上附有AuNPs，表明PG/AuNPs 復(fù)合材料成功地被修飾在了GCE上，PG 的多孔結(jié)構(gòu)有利于增大復(fù)合材料的比表面積，使AuNPs 更易于分布在PG 上，提高復(fù)合材料修飾電極的電化學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)對蘆丁的靈敏測定。

圖1 PG 的掃描電鏡圖； (b)PG/AuNPs 的掃描電鏡圖Figure 1 (a) SEM images of AuNPs；(b) SEM images of PG/AuNPs

2.2 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.2.1 電沉積圈數(shù)的影響

工作電極表面修飾材料的厚度影響傳感器的靈敏度和準(zhǔn)確性,因此選擇合適的電沉積圈數(shù)是非常有必要的。在PG-AuNPs 修飾液中，以0.05 V/s 的掃速分別進(jìn)行不同圈數(shù)的CV 掃描以制備不同修飾厚度的PG-AuNPs/GCE。分別將這些電極置于含10 μmol/L 蘆丁的PBS 溶液中，比較蘆丁的電化學(xué)響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知10 圈為最優(yōu)掃描圈數(shù)。

2.2.2 緩沖液pH 條件的影響

實(shí)驗(yàn)研究PG-AuNPs/GCE 在不同pH 環(huán)境下對蘆丁響應(yīng)的影響，掃描速率為0.05 V/s。從圖2(a)可知，隨著pH 值的增大，蘆丁的氧化和還原電流均增大，pH=3 時(shí)達(dá)到最大值，然后又逐漸減小，這表明質(zhì)子參與了蘆丁的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)。隨pH 值的增大蘆丁的氧化和還原峰電位均向負(fù)方向偏移，線性相關(guān)方程如圖2（b）所示,兩方程中的斜率分別為0.63 V/pH 和0.61 V/pH，接近理論值0.59 V/pH，說明蘆丁在電極表面進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)為等電子等質(zhì)子參與的氧化還原過程。因此本實(shí)驗(yàn)選擇pH=3 測定蘆丁。

圖2 PG-AuNPs/GCE 在含10 μmol/L 蘆丁的不同pH磷酸緩沖溶液的電化學(xué)響應(yīng)(a) 循環(huán)伏安響應(yīng)（b) pH 值與峰電位的關(guān)系Figure 2 Electrochemical response of PG-AuNPs/GCE in different pH phosphate buffer solutions containing 10 μmol/L rutin

2.3 PG-AuNPs/GCE 用于蘆丁的檢測

為了探究PG-AuNPs/GCE 的電化學(xué)傳感性能，在最優(yōu)條件下，采用DPV 對不同系列濃度的蘆丁溶液進(jìn)行測定。蘆丁在0.508 V 處有一個明顯的氧化電流峰，并且峰電流隨蘆丁濃度的增大而增大。蘆丁濃度在1 nmol/L～1 μmol/L 和1 μmol/L～10μmol/L 范圍內(nèi)與其氧化峰電流值呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為I(μA)=2.68738 c(μmol/L)+0.10895(R2=0.99631)；I(μA)=0.45789 c(μmol/L)+2.37323(R2=0.99778)。

以3 倍信噪比確定方法的檢出限為0.35 nmol/L，由此可知該電化學(xué)傳感器有良好的導(dǎo)電性、較高的催化性能,檢測性能良好。

3 結(jié)論

本文利用一步電沉積法成功制備了PGAuNPs/GCE，研究了蘆丁在該修飾電極上的電化學(xué)行為，在最優(yōu)條件下可實(shí)現(xiàn)蘆丁的靈敏檢測，該電化學(xué)傳感器具有制備簡單、靈敏度高、線性檢測范圍寬，且重現(xiàn)性好、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，對蘆丁含量的檢測和控制有一定的應(yīng)用價(jià)值。