氮摻雜石墨烯量子點體系電致化學(xué)發(fā)光法檢測鄰苯二酚

羅祥瑞，吳芳輝*，董天涯，孫文斌，余愛民，周 東

(1.安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,安徽馬鞍山 243002；2.安徽工業(yè)大學(xué)數(shù)理學(xué)院，安徽馬鞍山 243002)

由尺寸小于100 nm的單層或多層石墨烯薄片組成的石墨烯量子點作為新型碳材料的代表，因為其優(yōu)良的導(dǎo)電性、環(huán)境友好性、獨特的量子約束和邊緣效應(yīng)而在電化學(xué)方面的應(yīng)用日益增多[1]。最新研究表明化學(xué)摻雜石墨烯，尤其是氮摻雜石墨烯可以有效的優(yōu)化原有碳元素的電子特性和化學(xué)特性[2]，放大了生物或藥物傳感中的電化學(xué)信號[3]。因此基于氮摻雜石墨烯量子點(NG QDs)所表現(xiàn)出的高熒光量子產(chǎn)率、低毒性和強生物相容性，有望成為電致化學(xué)發(fā)光(ECL)體系中的新寵[4]。鄰苯二酚是一種重要的化工產(chǎn)品，在石油、橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥等方面的應(yīng)用廣泛[5]。但鄰苯二酚具有生物毒性，會嚴(yán)重危害人體中樞神經(jīng)的健康，甚至?xí)种艱NA的復(fù)制[6]。目前，鄰苯二酚已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織列入致癌清單[7]。所以采用快捷簡單的方法檢測環(huán)境中的鄰苯二酚具有重要意義。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

F-4800透射電子顯微鏡、F-4600熒光分光光度計(日本，日立公司)；MPI-B型電致化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)(西安瑞邁分析儀器有限公司)；CHI650D型電化學(xué)工作站(上海辰華儀器有限公司)；KH2200B型超聲波清洗器(昆山禾創(chuàng)超聲有限公司)。

1.2 NG QDs的合成

NG QDs根據(jù)文獻(xiàn)報道方法[10]，采用改進(jìn)的較為簡單的方法制備。即在燒瓶中首先加入0.5 g檸檬酸銨(2 mmol)，然后倒入15 mL超純水，接著于200 ℃下加熱回流反應(yīng)，觀察到溶液由無色迅速變?yōu)榈S色，最終觀察到體系顏色變?yōu)槌赛S色時停止加熱。之后用NaOH溶液(0.1 mol/L)將所得NG QDs溶液的pH調(diào)節(jié)至中性，儲存在4 ℃冰箱中，備用。

1.3 茶葉樣品的處理

將茶葉置于烘箱中烘干水分，用研缽研成粉末，然后稱取0.1 g茶葉粉末，溶于30 mL 20%甲醇水溶液，于80 ℃下攪拌加熱20 min，過濾后將濾液稀釋定容到50 mL容量瓶中備用[9]。

1.4 電致化學(xué)發(fā)光檢測

2 結(jié)果與討論

2.1 NG QDs的表征

圖1 NG QDs的透射電鏡(TEM)圖(A)和熒光光譜圖(B)Fig.1 TEM images(A) and fluorescence spectrum(B) of NG QDs

2.2 NG QDs對的ECL行為影響

圖2 NG QDs對的ECL發(fā)光行為影響Fig.2 Effect of NG QDs on ECL signal of (3 mmol/L)

2.3 實驗條件的優(yōu)化

圖3 緩沖溶液pH對體系ECL信號的影響Fig.3 Effect of of buffer pH on ECL signal of system

圖濃度對體系ECL信號的影響Fig.4 Effect of concentration on ECL signal of system

2.3.3 NG QDs用量NG QDs作為耦合發(fā)光試劑時，對該體系的ECL信號也有顯著的影響。固定其他因素，加入不同體積的NG QDs溶液，發(fā)現(xiàn)當(dāng)體系中的NG QDs從20 μL增加到100 μL時，ECL信號增加迅速，超過100 μL后ECL信號基本不再增加。故本研究選用加入NG QDs溶液的體積為100 μL。

2.4 鄰苯二酚對體系ECL的抑制作用研究

圖5 鄰苯二酚對體系ECL的影響Fig.5 Effect of catechol on ECL of NG system

2.5 干擾檢測

圖8 共存的物質(zhì)對鄰苯二酚測定的干擾 Fig.8 Interference of concomitant substances on catechol detection

圖體系對不同濃度鄰苯二酚的ECL響應(yīng)(內(nèi)插圖為校正曲線)Fig.6 ECL response of QDs system on different concentrations of catechol(Inset is calibration curve of catechol detection)

圖體系重復(fù)測定鄰苯二酚10次的ECL圖Fig.7 ECL signals of QDs system for 10 consecutive detections of catechol

2.6 實際樣品的檢測

表1 茶葉中鄰苯二酚的分析結(jié)果(n=6)

3 結(jié)論