張建輝 劉超 劉維平(長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 長沙 410004)

聚硫堇薄膜修飾電極的研制及應(yīng)用

張建輝 劉超 劉維平(長沙環(huán)境保護(hù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 湖南 長沙 410004)

本文采用電化學(xué)聚合法制備了聚硫堇薄膜修飾玻碳電極，研究了該修飾電極聚合條件、電化學(xué)特征及分析應(yīng)用。

聚硫堇;修飾電極;多巴胺;萘酚

近年來，聚合物薄膜修飾電極的研究得到了迅速的發(fā)展，在傳感器、電催化等領(lǐng)域有了較為廣泛的應(yīng)用，人們對在電極表面修飾一層導(dǎo)電聚合物膜的興趣也越來越來濃厚，為了賦予電極某種特定的性質(zhì)與功能，使其能高選擇高靈敏地進(jìn)行所期待的反應(yīng)，很多的研究者們致力于含有各種不同功能團(tuán)的聚合物膜修飾極的設(shè)計(jì)和制備，如聚吡咯、聚噻吩、聚中性紅、聚苯胺等，都取得了很好的成果。硫堇作為一種染料，其分子中含有兩個氨基，是一種較好的電子媒體，在電極表面電聚合硫堇，可形成一種多孔的聚合物薄膜，且穩(wěn)定性好，比表面積大，本文主要研究硫堇電聚合物薄膜修飾電極的制備、電化學(xué)特征及其分析應(yīng)用。

1 材料

(1)材料與試劑 硫堇(國藥集團(tuán))，1-萘酚和2-萘酚(Sigma，美國)，多巴胺(Fluka，德國)，其它所用試劑均為分析純，PBS緩沖溶液(由一定濃度的KH2PO4、Na2HPO4和KCl配制而成)，實(shí)驗(yàn)所需用水均為二次去離子水。

(2)儀器與設(shè)備 CHI1140A電化學(xué)工作站，上海辰華儀器公司，三電極系統(tǒng)：聚硫堇薄膜修飾電極為工作電極，鉑片為對電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極。pHS-5型酸度計(jì)，上海雷磁儀器廠，電子天平，超聲波清洗器等，所有的實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。

2 聚硫堇薄膜電極的制備

(1)基體電極及其預(yù)處理 本文選取玻碳電極作為修飾電極的基體電極材料，為了在電極表面獲得一層均勻而牢固的聚合物薄膜，電極在修飾之前，對電極表面進(jìn)行預(yù)處理是相當(dāng)重要的，首先是電極表面的光潔度，然后是電極表面的活性中心，以便于后續(xù)修飾過程的進(jìn)行。因此，對電極表面的處理采用了如下的方法：將玻碳電極先用0.3μmAl2O3粉和0.05μm Al2O3粉依次拋光，使之呈鏡面；拋光后的電極再用無水乙醚和去離子水超聲清洗5分鐘；隨后將清洗干凈的電極置于緩沖溶液中，采用循環(huán)伏安法掃描到循環(huán)伏安圖穩(wěn)定為止；最后將處理好的電極干燥待用。

(2)電聚合條件的選擇 ①支持電解質(zhì)和溶液的pH值。分別實(shí)驗(yàn)了不同的支持電解質(zhì)，如醋酸-醋酸鈉，磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀-氯化鉀，檸檬酸-檸檬酸鈉等，以及不同pH值的緩沖溶液中的電聚合情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在pH值為6.5的磷酸氫二鈉-磷酸二氫鉀--氯化鉀的溶液(pbs溶液)中，所得藍(lán)色硫堇聚合物薄膜修飾電極的性能最好。②電聚合方法的選擇。分別采用循環(huán)伏安法、恒電位及恒電流三種不同方法制備聚硫堇薄膜修飾電極，結(jié)果表明，采用循環(huán)伏安法制備的聚合物薄膜結(jié)構(gòu)緊密且分布均勻，薄膜的厚度可由掃描周數(shù)來控制，本實(shí)驗(yàn)所采用的聚硫堇薄膜修飾電極是在-0.4～1.2V的電位范圍內(nèi)掃描20圈制備，且膜厚度大約為0.9μm。

3 聚硫堇薄膜修飾電極的電化學(xué)特性

(1)電化學(xué)聚合條件 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：將玻碳電極放在0.1mmol/L/硫堇的PBS緩沖溶液中(pH=6.5)，以50mv/s的速度在-0.4～1.2V的電位范圍內(nèi)循環(huán)掃描20圈，即可在電極表面獲得性能優(yōu)良的藍(lán)色多孔硫堇聚合物薄膜。

(2)聚硫堇薄膜修飾電極的電化學(xué)特性 將聚硫堇薄膜修飾電極在pH=6.5的pbs緩沖溶液中，在-0.4～1.2V的電位范圍內(nèi)循環(huán)伏安掃描，隨掃描速率的增加，其峰電位改變很小，基本保持不變，并且峰電流與掃描速率呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，說明該反應(yīng)為表面電極過程的特征。實(shí)驗(yàn)同時還表明，溶液pH對聚硫堇薄膜修飾電極的氧化還原峰電位及峰電流有影響，溶液pH升高，峰電流會隨之下降，而電位則向負(fù)電位方向移動，說明聚硫堇的電化學(xué)活性隨溶液pH的升高而下降，電化學(xué)氧化還原過程有質(zhì)子參加。

4 聚硫堇薄膜修飾電極的分析應(yīng)用

(1)聚硫堇薄膜修飾電極對多巴胺的電催化氧化及應(yīng)用 聚硫堇薄膜修飾電極對多巴胺具有較強(qiáng)的催化氧化作用，結(jié)果表明，催化氧化峰電流與掃描速率成線性關(guān)系，說明多巴胺在該修飾電極上有較強(qiáng)的吸附性能，并且聚硫堇薄膜對多巴胺的電催化氧化峰電流與多巴胺的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，可以用于樣品中多巴胺含量的分析測定，并取得較為滿意的結(jié)果。

(2)聚硫堇薄膜修飾電極對萘酚的電催化氧化及應(yīng)用 利用循環(huán)伏安法研究了1-萘酚和2-萘酚在聚硫堇薄膜修飾電極上的電化學(xué)行為，實(shí)驗(yàn)表明，該修飾電極對1-萘酚和2-萘酚都有一定的催化氧化作用。利用微分脈沖伏安法研究了峰電流與萘酚濃度的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)表明，氧化峰電流與萘酚濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。方法的回收率1-萘酚在95.1%～101.2%，2-萘酚在96.0%～102.2%。

5 結(jié)語

本文采用電化學(xué)聚合的方法制備了聚硫堇薄膜修飾玻碳電極，研究了該修飾電極的電化學(xué)特征，對電聚合條件進(jìn)行了優(yōu)化。同時探討了該修飾電極對多巴胺、萘酚的電催化氧化作用，結(jié)果表明，該修飾電極對多巴胺、萘酚具有較強(qiáng)的電催化氧化作用，可用于樣品的分析測定。

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張建輝，碩士，副教授，研究方向：分析與檢測。

湖南省教育廳研究項(xiàng)目2011年度11C0017課題(基于化學(xué)修飾電極的有機(jī)污染物多氯酚電化學(xué)分析方法研究)