CN101576530A - 利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法 - Google Patents

利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法 Download PDF

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Abstract

一种利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法，属电化学分析检测技术领域。本发明以阳离子聚合物Nafion为分散剂，将性质稳定的石墨纳米片分散到Nafion溶液中，以此分散液滴涂到玻碳电极表面制备化学修饰电极，用微分脉冲伏安法在存在抗坏血酸的磷酸盐缓冲溶液中，对于多巴胺的测定具有良好的选择性和高的灵敏度。本发明方法能直接用于多巴胺的快速电化学测定，具有灵敏、准确、选择性高等优点。

Description

利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法
技术领域
本发明属电化学分析检测技术领域，特别涉及利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法。适用于对存在抗坏血酸干扰的情况下，对于多巴胺的测定。
背景技术
多巴胺作为一种十分重要的神经递质，对于垂体内分泌机能的协调与神经系统的活动有重要的影响作用。多巴胺的失调会导致精神分裂症、帕金森病、支气管哮喘等疾病。因此，对其测定的研究对探讨生理机制和相关疾病的诊断具有重要意义。目前，对于多巴胺的测定的方法主要有：色谱法、荧光光谱法、电化学法等。由于电化学分析法具有价格低廉、灵敏度高、速度快、便于操作等优点，而广泛被人们所接受。但由于在人体内存在的抗坏血酸的电化学性质与多巴胺相类似，在裸电极上的氧化峰相互重叠，从而无法达到准确测定多巴胺的目的。因此开发出对于多巴胺的测定具有高选择性，高灵敏度的电化学修饰电极是人们一直追求的目标。
电化学修饰电极能有效降低某些物质的氧化还原过电位，从而达到提高检测灵敏度、减少干扰的目的。石墨纳米片，作为一种新型的碳纳米材料，是由天然片状石墨经过剥离所制得。与石墨微粒前体相比，具有更高的比表面积。与其他碳纳米材料(如碳纳米管)相比，具有更多的反应位点和缺陷。因此，石墨纳米片具有更高的电化学活性。此外，石墨纳米片的成本更加低廉，在应用方面较碳纳米管具有更为广阔的前景。这些优秀的性质使石墨纳米片有望制备成新型修饰电极，在电分析检测领域广泛使用。但是，由于石墨纳米片性质比较稳定，不溶于水及一般的有机溶剂，将其直接用于制备化学修饰电极比较困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法，以阳离子聚合物Nafion为分散剂，将性质稳定的石墨纳米片分散到Nafion溶液中，以此分散液滴涂到玻碳电极表面制备化学修饰电极，用微分脉冲伏安法在存在抗坏血酸的磷酸盐缓冲溶液中，对于多巴胺的测定具有良好的选择性和高的灵敏度。本发明能直接用于多巴胺的快速电化学测定，具有灵敏、准确、选择性高等优点。
本发明的工艺步骤如下：
a.首先将玻碳电极依次用1μm，0.3μm，0.05μm Al2O3抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在二次蒸馏水中超声清洗处理。
b.配制石墨纳米片/Nafion混合液：首先配制Nafion水溶液，将5质量％Nafion溶液加入二次蒸馏水稀释得到0.5质量％～1质量％的Nafion溶液A；将石墨纳米片加入到Nafion溶液A中，使石墨纳米片含量为5质量％～7质量％，超声掁荡30～40分钟，得到的黑色、分散均一的石墨纳米片/Nafion混合液B。
c.制备石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极：将采用步骤b所配制的分散液B用微量注射器移取1～6μL滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极。
d.将上述修饰玻碳电极直接用于多巴胺的电化学测定，其测定方法如下：将石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含抗坏血酸和多巴胺的的磷酸盐缓冲溶液中(pH值为6.0～8.0)，电位从-0.2V至+0.6V循环伏安扫描，之后进行微分脉冲伏安法，电位从-0.2V至+0.6V，并记录I-E曲线。
本发明利用石墨纳米片比表面积大、表面活性位点多、良好的导电性以及Nafion膜对于多巴胺的选择性，使抗坏血酸和多巴胺的氧化峰分离，峰峰差高达0.224V(如图1)；在1.0mmol/L抗坏血酸存在下，该修饰电极对于多巴胺响应的线性范围为0.5～10μmol/L(如图2)，灵敏度高达5.68μA·L/μmol，最低检测限为0.02μmol/L。实现了在抗坏血酸存在下，选择性、灵敏地测定多巴胺。与相同功能的修饰电极相比，本发明的修饰电极具有更好的选择性、更高的灵敏度等优点。此外，本发明中的新型修饰玻碳电极其制备方法简单、快速、易操作，修饰条件温和。本发明的测试方法具有良好的稳定性和重现性。
附图说明
图1为本发明中多巴胺(30μmol/L)、抗坏血酸(1.0mmol/L)在石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰修饰电极(a)和空白玻碳电极(b)上的循环伏安曲线。扫描速度0.1V/s。横坐标-电位E(单位：伏，V)；纵坐标-电流I(单位：微安，μA)
图2为本发明中不同浓度的多巴胺在抗坏血酸(1.0mmol/L)存在下在石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰修饰电极上的微分脉冲伏安图。采用多巴胺的浓度由内到外依次为：0，0.5，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，20，30，40，50和60μmol/L。横坐标-电位E(单位：伏，V)；纵坐标-电流I(单位：微安，μA)。
具体实施方式：
实施例1
a.首先将玻碳电极依次用1μm，0.3μm，0.05μm Al2O3抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在二次蒸馏水中超声清洗处理。
b.配制石墨纳米片/Nafion混合液：首先配制Nafion水溶液，将5质量％Nafion溶液加入二次水稀释得到0.5质量％的Nafion溶液A；将石墨纳米片加入到Nafion溶液A中，使石墨纳米片含量为7质量％，超声掁荡30分钟，得到的黑色、分散均一的石墨纳米片/Nafion混合液B。
c.制备石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极：将采用步骤b所配制的分散液B用微量注射器移取4μL滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极。
d.将上述修饰玻碳电极直接用于多巴胺的电化学测定，其测定方法如下：将石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含1.0mmol/L抗坏血酸和多巴胺的磷酸盐缓冲溶液(pH值为7.0)中，电位从-0.2V至+0.6V循环伏安扫描，之后进行微分脉冲伏安法，电位从-0.2V至+0.6V，并记录I-E曲线。该修饰电极对多巴胺的检出限为0.02μmol/L，线性范围为0.5～10μmol/L，灵敏度分别为5.68μA·L/μmol。
实施例2
a.首先将玻碳电极依次用1μm，0.3μm，0.05μm Al2O3抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在二次蒸馏水中超声清洗处理。
b.配制石墨纳米片/Nafion混合液：首先配制Nafion水溶液，将5质量％Nafion溶液加入二次水稀释得到0.9质量％的Nafion溶液A；将石墨纳米片加入到Nafion溶液A中，使石墨纳米片含量为5质量％，超声掁荡35分钟，得到的黑色、分散均一的石墨纳米片/Nafion混合液B。
c.制备石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极：将采用步骤b所配制的分散液B用微量注射器移取6μL滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极。
d.将上述修饰玻碳电极直接用于多巴胺的电化学测定，其测定方法如下：将石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含1.0mmol/L的抗坏血酸和多巴胺的磷酸盐缓冲溶液(pH值为6.0)中，电位从-0.2V至+0.6V循环伏安扫描，之后进行微分脉冲伏安法，电位从-0.2V至+0.6V，并记录I-E曲线。该修饰电极对多巴胺的检出限为0.03μmol/L，线性范围为0.5～10μmol/L，灵敏度为3.73μA·L/μmol。
实施例3
a.首先将玻碳电极依次用1μm，0.3μm，0.05μm Al2O3抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在二次蒸馏水中超声清洗处理。
b.配制石墨纳米片/Nafion混合液：首先配制Nafion水溶液，将5质量％Nafion溶液加入二次水稀释得到0.7质量％的Nafion溶液A；将石墨纳米片加入到Nafion溶液A中，使石墨纳米片含量为6质量％，超声掁荡35分钟，得到的黑色、分散均一的石墨纳米片/Nafion混合液B。
c.制备石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极：将采用步骤b所配制的分散液B用微量注射器移取1μL滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极。
d.将上述修饰玻碳电极直接用于多巴胺的电化学测定，其测定方法如下：将石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含2.0mmol/L的抗坏血酸和多巴胺的磷酸盐缓冲溶液(pH值为6.5)中，电位从-0.2V至+0.6V循环伏安扫描，之后进行微分脉冲伏安法，电位从-0.2V至+0.6V，并记录I-E曲线。该修饰电极对多巴胺的检出限为0.08μmol/L，线性范围为0.5～10μmol/L，灵敏度为1.056μA·L/μmol。
实施例4
a.首先将玻碳电极依次用1μm，0.3μm，0.05μm Al2O3抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在二次蒸馏水中超声清洗处理。
b.配制石墨纳米片/Nafion混合液：首先配制Nafion水溶液，将5质量％Nafion溶液加入二次水稀释得到0.9质量％的Nafion溶液A；将石墨纳米片加入到Nafion溶液A中，使石墨纳米片含量为7质量％，超声掁荡40分钟，得到的黑色、分散均一的石墨纳米片/Nafion混合液B。
c.制备石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极：将采用步骤b所配制的分散液B用微量注射器移取2μL滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极。
d.将上述修饰玻碳电极直接用于多巴胺的电化学测定，其测定方法如下：将石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含0.5mmol/L的抗坏血酸和多巴胺的磷酸盐缓冲溶液(pH值为8.0)中，电位从-0.2V至+0.6V循环伏安扫描，之后进行微分脉冲伏安法，电位从-0.2V至+0.6V，并记录I-E曲线。该修饰电极对多巴胺的检出限为0.08μmol/L，线性范围为0.5～10μmol/L，灵敏度为1.154μA·L/μmol。

Claims (2)

1.一种利用石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰电极测定多巴胺的方法，其特征在于，工艺步骤为：
a.首先将玻碳电极依次用1μm，0.3μm，0.05μm Al2O3抛光粉在抛光布上抛光，每次抛光后，都在二次蒸馏水中超声清洗处理；
b.配制石墨纳米片/Nafion混合液：首先配制Nafion水溶液，将5质量％Nafion溶液加入二次蒸馏水稀释得到0.5质量％～1质量％的Nafion溶液A；将石墨纳米片加入到Nafion溶液A中，使石墨纳米片含量为5质量％～7质量％，超声振荡30～40分钟，得到的黑色、分散均一的石墨纳米片/Nafion混合液B；
c.制备石墨纳米片/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极：将采用步骤b所配制的分散液B用微量注射器移取1～6μL滴涂到采用步骤a所处理的玻碳电极表面，在室温下干燥，使溶剂挥发制备所得石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极；
d.将上述修饰玻碳电极直接用于多巴胺的电化学测定，其测定方法如下：将石墨纳米/Nafion复合薄膜修饰玻碳电极作为工作电极，参比电极为Ag/AgCl电极，辅助电极为铂丝，组成三电极系统；将该三电极系统置于含抗坏血酸和多巴胺的磷酸盐缓冲溶液中，电位从-0.2V至+0.6V循环伏安扫描，之后进行微分脉冲伏安法，电位从-0.2V至+0.6V，并记录I-E曲线。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磷酸盐缓冲溶液的pH值为6.0～8.0。
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