龐 鍵, 吳秀娟, 朱小紅, 程 正

(1.銅陵職業(yè)技術(shù)學院，安徽銅陵244000； 2.安徽師范大學化學與材料科學學院，安徽蕪湖 241000；3.合肥師范學院，安徽合肥 230000； 4.安徽省銅陵市食品藥品檢驗中心,安徽銅陵 244000)

維生素B6(Pyridoxine，VB6)是一種水溶性物質(zhì)，廣泛地分布在自然界中，在谷粒、花生、肉、魚、蛋中含量較多，其磷酸鹽形式可作為輔酶，參與體內(nèi)氨基酸、糖類等代謝，在臨床上常用于治療動脈硬化、低血糖癥、精神障礙、脫發(fā)、小兒驚厥及妊娠嘔吐等癥狀，因此對其檢測方法的研究具有重要的意義。電化學分析法具有靈敏度高、選擇性好、設(shè)備簡單、操作方便、成本低、應用范圍廣等優(yōu)點而引起關(guān)注。當前報道的常見檢測方法多為高效液相色譜法[1 - 2]、紫外分光光度法[3]和熒光光度法[4]等，而電化學分析法檢測VB6的報道相對較少[5]。

石墨烯(Graphene,Gr)是目前所發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料，它的特殊結(jié)構(gòu)決定了其具有優(yōu)異的物理化學性質(zhì)：較大的比表面積，不消失的電導率、室溫下電子遷移率高速、高機械強度和高彈性等，這些優(yōu)異特性使石墨烯在復合材料、生物傳感器等領(lǐng)域獲得廣泛應用。因此逐漸受到電分析領(lǐng)域研究人員的極大關(guān)注。本文選用玻碳電極為碳基材料電極，將合成的N,P/石墨烯修飾在其表面，并將金納米粒子沉積在其電極表面，建立了一種測定VB6的電化學方法。該方法電極制備相對簡單，靈敏度高，線性范圍較寬，檢出限較低[6]。不僅可推廣應用于VB6的在線分析，而且拓展了石墨烯和金屬納米材料在電化學傳感領(lǐng)域中的應用[7]。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

CHI660C電化學分析儀(上海辰華儀器公司)，采用常規(guī)三電極體系:復合修飾電極/玻碳電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲為輔助電極；測試底液為pH=7.0 的 0.1 mol/L 磷酸鹽緩沖溶液(PBS)，實驗前通N2氣20 min，并在實驗中保持N2氣氛。

石墨烯(Gr,南京先豐納米材料科技有限公司)，HAuCl4·6H2O(分析純，百靈威科技公司)；VB6(生化試劑，國藥集團化學試劑有限公司)；實驗所需的其它試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

VB6片劑(10 mg/tablet，南京白敬宇制藥公司)。

1.2 修飾電極制備

N,P/石墨烯(N,P/Gr)參照文獻制備[8]。電極的預處理參照文獻方法[9]進行：裸玻碳電極(GCE)在使用前用0.05 μm Al2O3粉末在麂皮上將表面拋光，然后分別用純水、乙醇超聲清洗幾分鐘，N2氣吹干。用微量注射器吸取6 μL 2 mg/mL N，P/Gr滴涂在GCE表面,自然晾干后，再滴涂5 μL 0.1%Nafion，待自然晾干后，于1 mmol/L HAuCl4+0.1 mol/L KCl的電解液中，于-0.2 V電位下電沉積金100 s，晾干即可。

2 結(jié)果與討論

2.1 電極表面表征

使用JEOL JSM-6700F場發(fā)射掃描電鏡儀(日本，日立公司)觀察了合成的N,P/Gr和電極表面沉積金以后的形貌，如圖1A和1B所示。圖1A表面合成的N,P/Gr呈現(xiàn)大片褶皺狀，與文獻報道[9]一致；通過圖2B可以看到，在1 mmol/L HAuCl4和0.1 mol/L KCl的電解液中電沉積金100 s后，修飾在電極表面的N,P/Gr上分布了一些直徑約30 nm的納米顆粒。其粉末X-衍射圖譜(圖1C)表明這些納米顆粒在2θ為38.1°、44.3°、64.5°和77.4°分別對應于面心立方Au的(111)、(200)、(220)和(311)的衍射[10]。圖中20°的吸收峰對應于層狀碳的(002)衍射，表明合成的石墨烯并非單層。以上結(jié)果說明成功制備了Au-N,P/Gr修飾的玻碳電極。

圖1 N，P/Gr(A)和Au-N,P/Gr(B)的掃描電鏡(SEM)圖，Au-N,P/Gr(C)的X-射線衍射(XRD)圖Fig.1 SEM images of N,P/Gr(A) and Au-N,P/Gr(B).XRD pattern of Au-N,P/Gr(C)

圖2 VB6在不同電極的循環(huán)伏安(CV)圖Fig.2 CVs of VB6 at differents electrodes(a),(c) and(e) are CVs of GCE,N,P-Gr/GCE and Au-N,P-Gr/GCE in 0.1 mol/L PBS.(b),(d) and(f) are CVs of those electrodes in 0.1 mol/L PBS containing 0.2 mmol/L VB6.

2.2 VB6在不同修飾電極上的電化學行為

圖2為0.2 mmol/L VB6在不同修飾電極上的循環(huán)伏安(CV)圖?？梢奦B6在Au-N,P-Gr/GCE上的氧化峰電流最大，峰電位最低。這是因為金納米粒子和石墨烯的協(xié)同作用，促進VB6在電極表面的電子轉(zhuǎn)移，使得VB6氧化更容易進行[6]。

2.3 底液pH值的優(yōu)化

分別在pH為6.0、7.0、8.0、9.0的0.1 mol/L 的PBS(含0.2 mmol/L VB6)中測定峰電流。實驗結(jié)果表明0.1 mol/L pH=7.0的PBS(含0.2 mmol/L VB6)條件下VB6的氧化電流最大，因此實驗采用pH=7.0的PBS緩沖溶液為底液。

2.4 電沉積金時間的優(yōu)化

探究了電沉積金時間對實驗結(jié)果的影響。電沉積底液為1 mmol/L HAuCl4+0.1 mol/L KCl。實驗發(fā)現(xiàn)，VB6的氧化峰電流隨著電沉積金時間逐漸增加，因為電極表面上金納米粒子的量也隨著時間增加而逐漸增加。且在電沉積時間達到100 s 時，VB6的氧化峰電流達到最大值，之后的峰電流幾乎不隨時間變化而變化。說明電沉積時間在100 s 時電極的表面積達到最大值[6]，Au的量飽和，因此選擇100 s 為此實驗的最佳電沉積時間。

2.5 分析性能

實驗考察了Au-N,P/Gr/GCE 對VB6的響應電流與其濃度的關(guān)系，其i-t曲線見圖3。從圖3中可以看出，隨著VB6的加入，修飾電極的電流依次增加，且響應時間小于5 s，說明修飾電極對VB6的響應是迅速、靈敏的。且其氧化峰電流與VB6濃度在2.0×10-5～4.0×10-4mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系(插入圖)，其線性回歸方程為i(A)=-1.108×10-6-9.229×10-9c(μmol/L)，R=0.998，檢出限(S/N=3)為 9.2×10-6mol/L。

圖3 Au-N,P/Gr/GCE對VB6的i -t 響應曲線(插入圖是i -t電流與VB6濃度線性關(guān)系)Fig.3 Amperometric response of Au-N,P/Gr/GCE to to successive addition of VB6 into a 5.0 mL stirring PBS(Inset:The calibration curve of current vs.concentration of VB6.The applied potential is fixed at +0.65 V)

2.6 電極抗干擾性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性

實驗研究了體系中共存物質(zhì)(常見的金屬離子和有機物)對VB6測定的影響。在VB6濃度為5.0×10-5mol/L的pH=7.0 的0.1 mol/L PBS中加入100倍的K+、Na+、Zn2+、葡萄糖(Glu)作為干擾物進行試驗，結(jié)果顯示干擾物對VB6的響應電流幾乎沒有影響，表明該體系測定VB6的選擇性較好。

同時考察了修飾電極的穩(wěn)定性。在+0.65 V電位下，Au-N,P/Gr/GCE在含0.2 mmol/L VB6的0.1 mol/L pH=7.0的PBS中連續(xù)運行30 min，記錄i-t曲線，電流保持在85%左右，表明此修飾電極的穩(wěn)定性良好。

為考察修飾電極對VB6測定的重現(xiàn)性，使用Au-N,P/Gr/GCE 復合修飾電極在含0.2 mmol/L VB6的0.1 mol/L PBS(pH=7.0)中連續(xù)測定8次，相對標準偏差(RSD)等于1.3%，表明重現(xiàn)性良好。

2.7 樣品分析

研磨市售VB6片劑20片，成粉后準確稱取20 mg，加適量二次蒸餾水超聲溶解20 min，轉(zhuǎn)入50 mL 小燒杯中，過濾后轉(zhuǎn)入10 mL容量瓶中，定容，作為樣品溶液，低溫保存。用微量注射器取試液 100 μL,按照實驗方法平行測定6次，測定結(jié)果如表1。

表1 VB6片劑的測定結(jié)果(n=6)

3 結(jié)論

制備了Au-N,P/石墨烯修飾電極，研究VB6在此修飾電極上的電化學行為發(fā)現(xiàn)，VB6在Au-N,P/Gr/GCE上約 +0.65 V 處產(chǎn)生的氧化峰與裸玻碳電極相比，電流顯著增大，氧化峰電位明顯負移，表明此復合修飾電極發(fā)揮了協(xié)同作用，對VB6的電化學氧化具有較強的催化作用。并以此為基礎(chǔ)建立了檢測VB6的電化學新方法。該方法具有良好的選擇性、穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。可用于藥品VB6的定量分析。