摘要把納米銅和石墨烯修飾在玻碳電極表面，制備了納米銅/石墨烯復(fù)合修飾電極。采用電化學(xué)方法，在

1.5～0 V的循環(huán)掃描電位條件下，氧化石墨烯（GO）和Cu2+同時(shí)在玻碳電極上被電化學(xué)還原，形成石墨烯（Gr）和納米銅（CuNPs）復(fù)合膜。所制備的修飾電極對(duì)葡萄糖等單糖化合物具有較高的電催化活性，且電極穩(wěn)定性和重現(xiàn)性均良好。將此修飾電極作為電化學(xué)檢測(cè)器，與高效陰離子交換色譜聯(lián)用，分離測(cè)定了5種單糖化合物（巖藻糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖）。結(jié)果表明，巖藻糖和阿拉伯糖的線性范圍為0.1～100 mg/L，半乳糖、葡萄糖和甘露糖的線性范圍為0.5～100 mg/L，5種單糖化合物的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.998，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD（n=6）為1.9%～2.5%，檢出限在0.02～0.10 mg/L之間；將此方法用于測(cè)定樣品桑黃粗多糖的單糖組成，測(cè)得5種單糖的回收率為84.8%～94.5%，準(zhǔn)確度和精密度均較好。

[HT]

1引言

糖類化合物在生命過程中起著至關(guān)重要的作用。對(duì)糖類化合物的分析在生命科學(xué)、食品科學(xué)、醫(yī)藥科學(xué)等領(lǐng)域中有著重要的意義。目前，分離測(cè)定糖類化合物的方法主要有衍生化氣相色譜法^[1]、直接示差折光檢測(cè)或衍生光度檢測(cè)的高效液相色譜法^[2，3]、安培檢測(cè)的高效陰離子交換色譜法^[4]及毛細(xì)管電泳法^[5]。其中高效陰離子交換色譜電化學(xué)檢測(cè)（HPICECD）由于其較高的靈敏度和選擇性而受到人們的廣泛關(guān)注，通過該方法糖類化合物不需要衍生可以在電極上直接被氧化^[6，7]。目前，把修飾電極用于離子交換色譜的電化學(xué)檢測(cè)，使得靈敏度更高，方法更可靠^[8，9]，因此制備具有高催化活性的優(yōu)良電極材料是提高該方法靈敏度的關(guān)鍵。

近年來，石墨烯（Gr）作為一種具有二維結(jié)構(gòu)的新型碳基材料，因其具有更大的比表面積及高電子傳導(dǎo)能力、原料易得且價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，已成為繼碳納米管后新一代的理想電極修飾材料^{[10，11]}。此外，一些具有催化性能的納米材料已被廣泛用于檢測(cè)葡萄糖^[12]、H2O2^[13]、抗壞血酸和多巴胺^[14]等化合物，其中銅納米（CuNPs）材料制備簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、價(jià)格低廉，加之其獨(dú)特的納米結(jié)構(gòu)，對(duì)很多電活性物質(zhì)具有較強(qiáng)的催化活性^[15，16]。

本研究結(jié)合銅納米材料和石墨烯的優(yōu)點(diǎn)，通過電化學(xué)方法將納米銅和石墨烯同時(shí)沉積在玻碳電極上，制得了納米銅/石墨烯修飾玻碳電極（CuNPsGr/GCE），應(yīng)用于離子色譜電化學(xué)檢測(cè)多種單糖化合物。通過高效陰離子色譜分離，直流安培檢測(cè)，本方法對(duì)單糖化合物的分析具有較高的選擇性和靈敏度，是一種簡(jiǎn)便快速、分離效果良好的分析方法。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1儀器和試劑

CHI832a電化學(xué)分析儀（美國CHI公司）；三電極系統(tǒng)：工作電極為玻碳電極或者石墨烯/納米銅復(fù)合修飾電極（直徑2 mm）， 參比電極為飽和甘汞電極， 輔助電極為鉑絲電極。ICS2000離子色譜儀（戴安Dionex公司），包括色譜柱分離柱CarboPac PA10（50 mm × 4 mm）和保護(hù)柱CarboPac PA10（50 mm × 4 mm）、ED50A電化學(xué)檢測(cè)器（玻碳電極）；電熱恒溫水浴鍋。

利用改進(jìn)的Hummers法^[17] 制備氧化石墨烯，所用氧化石墨烯為自制1 g/L的懸浮溶液； 單糖標(biāo)準(zhǔn)品：巖藻糖（Fucose）、阿拉伯糖（Arabinose）、半乳糖（Galactose）、葡萄糖（Glucose）和甘露糖（Mannose）（上海晶純有限公司）；其余試劑均為分析純。樣品取自桑黃多糖水解液。

2.2色譜條件

3結(jié)果與討論

3.1納米銅/石墨烯修飾電極對(duì)葡萄糖的電催化氧化

圖1 為不同修飾電極在含100 mg/L 葡萄糖的0.1 mol/L NaOH溶液中的循環(huán)伏安圖。從圖1可見，葡萄糖在Gr/GCE上并無明顯電化學(xué)響應(yīng)，而在CuNPsGr/GCE上則可觀察到明顯的氧化還原信號(hào)，表明納米銅顆粒在無酶葡萄糖傳感器的構(gòu)建中具有產(chǎn)生電化學(xué)氧化還原信號(hào)的重要作用。而對(duì)比CuNPs/GCE，

葡萄糖在CuNPsGr/GCE上具有更顯著的氧化還原電流，表明石墨烯的高電子傳導(dǎo)能力可有效地增強(qiáng)修飾電極的信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)而提高傳感器的靈敏度。在CuNPsGr/GCE上，當(dāng)掃描電位由

Symbolm@@ 0.20 V 向0.80 V變化時(shí)，在0.30～0.80 V范圍內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)很明顯的氧化峰，對(duì)應(yīng)為堿性條件下銅的氧化物形成的。其中，0.60 V左右的Cu2+→Cu3+氧化峰最為顯著。這些結(jié)果都表明CuNPsGr修飾電極對(duì)葡萄糖具有很好的催化氧化性能，

且催化靈敏度高。用此修飾電極在含100 mg/L 葡萄糖的0.1 mol/L NaOH溶液中，以50 mV/s的掃速在

Symbolm@@ 0.20～0.80 V的范圍內(nèi)連續(xù)掃描15圈，峰電流信號(hào)降低小于5%，說明CuNPsGr/GCE重現(xiàn)性良好。此外，CuNPsGr/GCE對(duì)其它單糖化合物，如巖藻糖、阿拉伯糖、半乳糖和甘露糖，也有類似的催化作用，在0.30～0.80 V范圍內(nèi)均有明顯的氧化峰出現(xiàn)，說明此修飾電極可以與離子色譜聯(lián)用同時(shí)測(cè)定多種單糖。

3.2色譜電化學(xué)條件的選擇

3.2.1工作電極電位以CuNPsGr/GCE為色譜檢測(cè)器，分別進(jìn)5種2.0 mg/L單糖物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)溶液，選擇電位范圍為0.35～0.65 V，研究5種單糖物質(zhì)在修飾電極上的安培電流信號(hào)與工作電位的關(guān)系圖 （圖2）。當(dāng)電位高于0.55 V 時(shí)，峰電流增長(zhǎng)緩慢而基底電流仍在增加，為了得到較高的信噪比，最佳工作電位選擇在0.55 V。

[TS（][HT5”SS]圖25種單糖化合物在CuNPsGr/GCE上的動(dòng)態(tài)伏安圖

Fig.2Hydrodynamic voltammograms of five monosaccharides at modified electrode

a. 巖藻糖（Fucose）； b. 阿拉伯糖（Arabinose）； c. 半乳糖（Galactose）； d. 葡萄糖（Glucose）； e. 甘露糖（Mannose）。[HT5][TS）]

3.2.2淋洗液濃度離子色譜分離單糖一般選用NaOH作淋洗液，NaOH的濃度對(duì)被測(cè)物質(zhì)的峰電流響應(yīng)影響不大，但對(duì)保留時(shí)間的影響各不相同。當(dāng)NaOH的濃度高于20 mmol/L 時(shí)，半乳糖、葡萄糖和甘露糖的色譜峰出現(xiàn)重疊現(xiàn)象；當(dāng)NaOH的濃度過低，會(huì)造成峰展寬變寬。故NaOH的濃度選用15 mmol/L，此時(shí)被測(cè)物質(zhì)能得到良好分離。

3.3標(biāo)準(zhǔn)色譜圖及線性范圍、檢出限和重復(fù)性

在工作電位0.55 V的條件下，以CuNPsGr/GCE為色譜電化學(xué)檢測(cè)器，選擇15 mmol/L NaOH淋洗，僅在0.5 h內(nèi)色譜基線平衡，而脈沖安培法的平衡時(shí)間約3～5 h。在選定實(shí)驗(yàn)條件下，5 mg/L巖藻糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖的色譜分離圖見圖3A。5種單糖化合物的濃度線性范圍及檢出限（信噪比為3∶1）見表1。測(cè)定結(jié)果與金電極的脈沖安培法測(cè)單糖^[17]相比，檢出限略高，線性范圍更寬；另外，本方法的檢出限均比其他文獻(xiàn)報(bào)道的修飾電極與離子色譜聯(lián)用測(cè)糖法^[8，18]低。

[TS（][HT5”SS]圖35種單糖混合標(biāo)準(zhǔn)溶液（A）和桑黃粗多糖水解樣品（B）在HPICECD檢測(cè)中的色譜分離圖

Fig.3Chromatograms of five analytes standard solution （A） and phellinus igniarius polysaccharide hydrolysate （B） obtained by HPICECD

1. 巖藻糖（Fucose）； 2. 阿拉伯糖（Arabinose）； 3. 半乳糖（Galactose）； 4. 葡萄糖（Glucose）； 5. 甘露糖（Mannose）。[HT5][TS）]

在相同實(shí)驗(yàn)條件下， 5 種單糖物質(zhì)的混合溶液連續(xù)進(jìn)樣6 次，測(cè)得巖藻糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖和甘露糖峰電流的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）分別為2.3%，1.9%， 2.2%，2.5%和1.9%?？疾霤uNPsGr修飾電極在IC流動(dòng)體系的穩(wěn)定性，在相同的色譜條件下，每小時(shí)進(jìn)一次5 mg/L的單糖混合標(biāo)準(zhǔn)樣品，20 h后各被測(cè)物的電流響應(yīng)變化在5%以內(nèi)，7 d后各物質(zhì)的電流響應(yīng)衰減在9%～15%之間。而用金電極的脈沖安培法測(cè)糖時(shí)，因金電極容易被污染而鈍化，連續(xù)測(cè)定3～5 d后信號(hào)明顯降低，需經(jīng)常取出清洗、打磨。

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