石墨烯修飾電極用于電化學(xué)發(fā)光法測定賽庚啶的研究

周正元，程昊,2,樊靜靜，李彥青，王學(xué)芬，李利軍,2

(1.廣西科技大學(xué) 生物與化學(xué)工程學(xué)院 廣西糖資源綠色加工重點實驗室，廣西 柳州 545006;2.蔗糖產(chǎn)業(yè)省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，廣西 南寧 530004)

鹽酸賽庚啶是一種抗過敏藥物，可有效醫(yī)治蕁麻疹等過敏性疾病及偏頭痛等[1-3]。其含量的測定方法有毛細(xì)管電泳法(CE)[4]、紫外分光光度法[5]、高效液相色譜法(HPLC)等[6-7]，操作繁瑣[8]。電化學(xué)發(fā)光也稱電致化學(xué)發(fā)光[9]，是一種結(jié)合化學(xué)發(fā)光和電化學(xué)的新型分析技術(shù)?；瘜W(xué)修飾電極因其具有可通過修飾電極表面的微結(jié)構(gòu)來提高選擇性和靈敏度的優(yōu)越性，成為近年來一大研究熱點。石墨烯由于其導(dǎo)電性強(qiáng)、比表面積大[10-11]，廣泛用于修飾電極來提高檢測方法的靈敏度和選擇性[12-14]。

1 實驗部分

1.1 材料與儀器

鹽酸賽庚啶、六水合三 (2,2-聯(lián)吡啶) 氯化釕為優(yōu)級純；鹽酸賽庚啶片(2 mg/片，廣州九連山藥業(yè)有限公司)；磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉、Nafion溶液、濃硫酸、五氧化二磷、過硫酸鉀、水合肼、無水乙醇、葡萄糖、果糖、淀粉、糊精、氯化鉀、氯化鈉、氯化鈣、碳酸鈉、硫酸鈉、氧化鋁拋光粉、石墨粉均為分析純；實驗用水為去離子水。

MPI-E型電致化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)；DL-60D 型超聲波清洗器。

1.2 溶液配制

1.2.1 1×10-3mol/L鹽酸賽庚啶標(biāo)準(zhǔn)溶液 準(zhǔn)確稱取0.032 0 g鹽酸賽庚啶(中國藥品生物制品檢定所),定溶于100 mL的棕色容量瓶中冷藏于冰箱中備用。

1.3 修飾電極的制備

1.3.1 石墨烯材料的制備 在20 mL 濃硫酸中加入5 g五氧化二磷和5 g過硫酸鉀,超聲30 min，溶解后將混合溶液倒入100 mL圓底燒瓶中,并加入5 g石墨粉，80 ℃恒溫水浴10 h，得到藍(lán)黑色混合物。自然冷卻至室溫后,用超純水洗滌至中性得到氧化石墨烯。將氧化石墨烯加入水合肼和去離子水的混合溶液，反應(yīng)釜中230 ℃反應(yīng)10 h。冷卻至室溫后,用去離子水和乙醇各洗滌3次，真空干燥12 h即得到還原后的石墨烯[16]。

1.3.2 石墨烯修飾玻碳電極的制備 玻碳電極依次用0.3，0.05 μm氧化鋁拋光成鏡面，然后用超純水和乙醇交替超聲清洗，用N2吹干。稱1.0 mg石墨烯分散于1.0 mL含有0.05% Nafion的乙醇溶液中，超聲，使其均勻懸浮。最后，用4 μL石墨烯分散液修飾電極，在室溫下晾干。

1.4 實驗方法

圖1 電化學(xué)發(fā)光檢測示意圖Fig.1 Schematic diagram of ECL detection cell1.對電極；2.試劑及樣品進(jìn)口；3.參比電極；4.工作電極；5.光電倍增管

2 結(jié)果與討論

圖和賽庚啶體系的循環(huán)伏安圖(a)和電致化學(xué)發(fā)光行為圖(b)Fig.2 The CV curve (a) and the ECL curve (b) of

圖賽庚啶體系在不同電極上的循環(huán)伏安圖(a)和電致化學(xué)發(fā)光行為圖(b)Fig.3 The CV curve (a) and the ECL curve (b) of on different electrodes

2.3 實驗條件的優(yōu)化

2.3.1 石墨烯修飾用量的優(yōu)化 分別將1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0 μL 的石墨烯分散溶液(1.0 mg/mL)滴涂在6支不同的玻碳電極表面，制成石墨烯修飾電極，然后再將此玻碳電極作為工作電極依次進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光信號的檢測。修飾電極的石墨烯分散液用量對鹽酸賽庚啶的電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的影響見圖4。

圖4 修飾劑用量對ECL強(qiáng)度的影響Fig.4 Effect of modification volume on ECL intensity

由圖4可知，隨著石墨烯用量的增加，電化學(xué)發(fā)光信號逐漸增大，但是當(dāng)石墨烯用量達(dá)4.0 μL 后，該體系的電化學(xué)發(fā)光信號反而開始下降，這可能是由于石墨烯用量過多會導(dǎo)致其在玻碳電極表面形成較厚的修飾膜，反而阻礙了電極表面電子的有效傳遞。因此，選擇4.0 μL為石墨烯分散液的最佳用量。

圖5 pH值對ECL強(qiáng)度的影響Fig.5 Effect of pH value on ECL intensity

由圖5可知，在緩沖液pH為7.0～8.0之間，隨著pH的增大，發(fā)光強(qiáng)度也逐漸變大，在pH 為8.0時達(dá)到最大值，隨后pH繼續(xù)增大時發(fā)光強(qiáng)度反而開始下降。因此本實驗選擇最佳pH為8.0的PBS緩沖溶液。

圖濃度對ECL強(qiáng)度的影響Fig.6 Effect of concentration on ECL intensity

2.4 方法的評價

在最優(yōu)檢測條件下，研究不同濃度的鹽酸賽庚啶標(biāo)準(zhǔn)溶液在石墨烯修飾電極上的發(fā)光信號強(qiáng)度，以相對峰高對鹽酸賽庚啶的濃度進(jìn)行線性回歸，結(jié)果見圖7。

圖7 不同濃度賽庚啶的電致化學(xué)發(fā)光曲線Fig.7 The ECL current of different concentration of cyproheptadine A.1×10-5mol/L,B.2×10-5mol/L,C.3×10-5mol/L,D.4×10-5mol/L,E.5×10-5mol/L

由圖7可知，鹽酸賽庚啶濃度2.0×10-7～1.0×10-4范圍內(nèi)與相對峰高呈良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為y=946.92x+1 082.21 (R2=0.996 9)，檢出限(S/N=3)為6.4 ×10-8mol/L。圖8是鹽酸賽庚啶與聯(lián)吡啶釕體系的校正曲線。

圖8 鹽酸賽庚啶體系的線性回歸方程Fig.8 Linear regression equation of

2.5 干擾實驗

2.6 實際樣品分析

2.6.1 回收率 在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行回收率實驗，結(jié)果見表1。

表1 鹽酸賽庚啶片回收率測定Table 1 Recovery determination of cyproheptadine hydrochloride tablet

由表1可知，回收率在97.25%～104.33%，平均回收率為101.10%，RSD為2.78%，證明該方法具有很好的重現(xiàn)性。

2.6.2 樣品分析 取10片鹽酸賽庚啶藥片，研磨為粉末并混合均勻。稱取相當(dāng)于1片鹽酸賽庚啶含量的藥品，充分溶解于一定量超純水中，然后定容于100 mL容量瓶中，稀釋后在最優(yōu)條件下測定，結(jié)果見表2。

表2 鹽酸賽庚啶片含量測定Table 2 Determination of cyproheptadine hydrochloride tablet

由表2可知，該方法測定效果較好，可有效用于鹽酸賽庚啶片的分析、測定。

3 結(jié)論

采用滴涂法將無毒、廉價、具有高比表面積和優(yōu)良導(dǎo)電性能的碳納米材料石墨烯修飾在玻碳電極表面，并研究分析鹽酸賽庚啶在修飾電極上的電化學(xué)發(fā)光行為。結(jié)果表明，在材料修飾量為4.0 μL，電解質(zhì)溶液為pH 8.0的磷酸緩沖溶液，聯(lián)吡啶釕濃度為4.0×10-4mol/L，掃描速度為100 mV/s，高壓值為800 V的最優(yōu)的條件下，鹽酸賽庚啶濃度在1.0×10-4～2.0×10-7mol/L范圍內(nèi)與相應(yīng)發(fā)光強(qiáng)度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性方程為y=946.92x+1 082.21(R2=0.996 9)，檢出限(S/N=3)為6.4×10-8mol/L，樣品回收率在97.25%～104.33%，RSD為2.78%。