張 亞，王 燕，馬亞軍

( 榆林學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，陜西 榆林 719000)

對(duì)乙酰氨基酚(Paracetamol，PCT)俗稱撲熱息痛，是一種常見的乙酰苯胺類解熱鎮(zhèn)痛藥，在中西藥及其制劑中使用廣泛。因其對(duì)胃腸道刺激作用小，解熱鎮(zhèn)痛作用緩和持久，安全有效，故臨床上適用于感冒引起的發(fā)熱、頭痛、關(guān)節(jié)痛，風(fēng)濕病引起的骨骼肌疼痛以及各種神經(jīng)痛、偏頭痛等，應(yīng)用較為廣泛。但服用過多PCT對(duì)人體有害，會(huì)出現(xiàn)腹痛、出汗、惡心等癥狀，有關(guān)服用過量PCT而導(dǎo)致肝、腎損害甚至肝昏迷的病例已有文獻(xiàn)報(bào)道[1]。因此，對(duì)其含量檢測(cè)方法的研究具有重要意義。目前用于對(duì)乙酰氨基酚檢測(cè)的方法主要有滴定法[2]、毛細(xì)管電泳法[3]、高效液相色譜法[4]、分光光度法[5]、熒光法[6]以及電化學(xué)方法[7-11]。除了電化學(xué)方法外，其它方法一般均需復(fù)雜的樣品前處理，且靈敏度較低，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)乙酰氨基酚的靈敏、快速檢測(cè)。化學(xué)修飾電極的制備有助于進(jìn)一步提高電化學(xué)分析法的選擇性和靈敏度。有關(guān)對(duì)乙酰氨基酚在L-半胱氨酸[7]、石墨烯[8]、單壁碳納米管/聚甘氨酸復(fù)合膜[9]、石墨烯-離子液體復(fù)合物[10]、分子印跡膜[11]等修飾電極上的電化學(xué)檢測(cè)已有文獻(xiàn)報(bào)道。

石墨烯(GN)是一種由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)的新型碳材料，具有較大的比表面積和良好的電子傳輸能力[12]。由于GN片層間的π-π共軛作用和范德華力易造成GN本身的卷曲、團(tuán)聚和層間堆疊，導(dǎo)致其比表面積減小以及催化性能降低[13]。因此，有必要將石墨烯與其它納米材料復(fù)合，借助不同材料的協(xié)同作用，進(jìn)一步改善石墨烯的性質(zhì)。金屬納米粒子具有與其顆粒大小相關(guān)的特殊性質(zhì)，從而產(chǎn)生了不同于相應(yīng)塊體材料的電學(xué)、光學(xué)和催化性能，在電分析化學(xué)領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注[14]。將金屬納米粒子引入石墨烯中，不僅可有效防止石墨烯的聚集，使石墨烯具有更大的比表面積，而且可以充分發(fā)揮金屬納米粒子的催化性能[15]。

本文參照文獻(xiàn)[16]方法制備氧化石墨烯(GO)，然后利用氧化還原反應(yīng)制備了納米銀-石墨烯復(fù)合納米材料(AgNPs-GN)，并將其修飾在玻碳電極表面制備了納米Ag-石墨烯修飾玻碳電極(AgNPs-GN/GCE)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電極對(duì)對(duì)乙酰氨基酚有明顯的電催化作用，根據(jù)該體系的伏安行為，建立了一種對(duì)乙酰氨基酚測(cè)定的新方法。該方法快速、簡(jiǎn)便易行，用于片劑中對(duì)乙酰氨基酚含量的測(cè)定，結(jié)果滿意。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

電化學(xué)實(shí)驗(yàn)在CHI660D電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司)上完成。三電極系統(tǒng)：分別以玻碳電極(GCE)、GN/GCE和AgNPs-GN/GCE為工作電極，鉑絲電極為輔助電極，飽和甘汞電極(SCE)為參比電極。DL-180型超聲清洗儀(浙江省象山縣石浦天電子儀器廠)。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(德國(guó)蔡司公司Zeiss σ300型)。實(shí)驗(yàn)在常規(guī)的電解池中完成，所有電位均以SCE為參比。

石墨粉(化學(xué)純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；硼氫化鈉(分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司)；硝酸銀(分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。1.0×10-2mol/L 對(duì)乙酰氨基酚儲(chǔ)備液：準(zhǔn)確稱取0.075 6 g 對(duì)乙酰氨基酚(中國(guó)藥品生物制品檢測(cè)所)，用乙醇溶解，二次蒸餾水定容于50 mL棕色容量瓶中，置于冰箱內(nèi)保存，使用時(shí)用B-R緩沖溶液稀釋至所需濃度。對(duì)乙酰氨基酚片(石藥集團(tuán)歐意藥業(yè)有限公司)購(gòu)于當(dāng)?shù)厮幍?。B-R緩沖溶液作支持電解質(zhì)。

1.2 AgNPs-GN復(fù)合納米材料的制備

氧化石墨烯(GO)采用改進(jìn)的Hummers法[16]制得。稱取30 mg 自制GO超聲分散在20 mL乙醇-水混合溶液中(等體積混合)，形成黑色分散液，將6 mL 1 mmol/L AgNO3溶液緩慢加入到上述黑色分散液中，然后在冰浴、攪拌條件下逐滴加入過量的NaBH4溶液并持續(xù)攪拌2 h，得到黑色的渾濁溶液，將此溶液過濾，用二次蒸餾水反復(fù)沖洗黑色過濾物以除去過量的NaBH4，最后將所得產(chǎn)物放在真空烘箱中于70 ℃干燥12 h，即得AgNPs-GN復(fù)合納米材料。

石墨烯(GN) 的制備方法同上，不加AgNO3。

1.3 修飾電極的制備

將玻碳電極(Φ=2.0 mm)先用金相砂紙拋光,然后依次用0.3 μm和0.05 μm 的Al2O3粉末在麂皮上拋光至鏡面，移入超聲水浴中清洗，最后依次用1∶1乙醇、1∶1 HNO3和二次蒸餾水超聲清洗5 min。

將5 mg AgNPs-GN粉末加入10 mL二次蒸餾水中，超聲分散20 min，得到黑色懸浮液。用微量進(jìn)樣器移取5.0 μL懸浮液滴加在玻碳電極表面，在紅外燈下烘干，即得AgNPs-GN修飾電極。GN/GCE的制備方法與AgNPs-GN/GCE相似。將AgNPs-GN/GCE、GN/GCE放入B-R緩沖溶液(pH=4.78)中循環(huán)伏安掃描(-0.3～1.0 V ) 10圈，活化電極。

圖1 GN(A)和 AgNPs-GN(B)的掃描電鏡圖Fig.1 SEM images of GN(A) and AgNPs-GN(B)

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

在25 mL容量瓶中，加入適量對(duì)乙酰氨基酚樣品或標(biāo)準(zhǔn)溶液，用B-R緩沖溶液稀釋至刻度，振蕩均勻。轉(zhuǎn)移部分溶液至電解池中，插入電極，在-0.3～1.0 V之間進(jìn)行循環(huán)伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)實(shí)驗(yàn)。用CHI660D電化學(xué)工作站記錄對(duì)乙酰氨基酚的峰電流和峰電位。

2 結(jié)果與討論

2.1 AgNPs-GN復(fù)合材料的掃描電鏡圖

GN(A)和AgNPs-GN(B)復(fù)合物的掃描電鏡圖(SEM)如圖1所示。由圖可見，GN呈無(wú)序、褶皺狀的層疊結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以增加電極的比表面積。在AgNPs-GN中，Ag納米粒子較為均勻地黏附在GN表面，呈現(xiàn)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與GN相比，三維網(wǎng)狀的AgNPs-GN納米復(fù)合膜具有更大的比表面積，AgNPs能進(jìn)一步提高電子傳遞速率，增加復(fù)合材料的催化性能。

圖2 PCT在 GCE(a) 、GN/GCE(b)和AgNPs-GN/GCE(c) 上的循環(huán)伏安圖Fig.2 CV curves of PCT at GCE(a)，GN/GCE(b) and AgNPs-GN/GCE(c)

2.2 對(duì)乙酰氨基酚在不同電極上的伏安行為

圖2為GCE(曲線a)、GN/GCE(曲線b)和AgNPs-GN/GCE(曲線c)在5.0×10-5mol/L對(duì)乙酰氨基酚+B-R緩沖溶液(pH 4.78)中的電化學(xué)響應(yīng)。

如圖所示，在3種電極上對(duì)乙酰氨基酚均產(chǎn)生了1對(duì)氧化還原峰。在GCE(圖2a)上對(duì)乙酰氨基酚的氧化峰電位為0.473 V，還原峰為0.362 V，氧化還原峰峰電位差(ΔEp)為0.111 V。在GN/GCE(圖2b)上對(duì)乙酰氨基酚的氧化峰電位負(fù)移至0.422 V，還原峰電位正移至0.380 V，ΔEp減小為0.042 V。而且對(duì)乙酰氨基酚在GN/GCE上的峰電流比其在裸GCE上的明顯增大，還原峰電流約是其在裸GCE上的6倍。在AgNPs-GN/GCE(圖2c)上，對(duì)乙酰氨基酚的氧化峰電位負(fù)移至0.402 V，還原峰電位正移至0.345 V，ΔEp減小為0.057 V。此外，對(duì)乙酰氨基酚在AgNPs-GN/GCE上的峰電流比其在GN/GCE和GCE上的顯著增大，AgNPs-GN/GCE上的還原峰電流約是其在裸GCE上的30倍、GN/GCE上的5倍。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，GN/GCE和AgNPs-GN/GCE均改善了對(duì)乙酰氨基酚電極反應(yīng)的可逆性，提高了其電流響應(yīng)的靈敏度，說(shuō)明GN/GCE和AgNPs-GN/GCE對(duì)對(duì)乙酰氨基酚的氧化還原反應(yīng)均有電催化作用，而且復(fù)合納米材料AgNPs-GN具有較單一GN更好的電催化作用。這是AgNPs、GN兩種納米材料之間協(xié)同作用，即GN的表面吸附和納米AgNPs增強(qiáng)電極活性面積共同作用的結(jié)果。

2.3 掃速的影響

考察了掃速對(duì)對(duì)乙酰氨基酚電流的影響(圖3)。如圖所示，在5.0×10-5mol/L對(duì)乙酰氨基酚+B-R緩沖溶液(pH 4.78)中，對(duì)乙酰氨基酚在AgNPs-GN/GCE上的氧化、還原峰電流均隨著掃速的增加而增大，而且均與掃速(v,mV/s)呈線性關(guān)系(圖3插圖)，線性方程及相關(guān)系數(shù)分別為Ipa(μA)=-0.118 2v+2.062，r=0.995 2；Ipc(μA)=0.117 5v-0.532 3，r=0.997 1。說(shuō)明對(duì)乙酰氨基酚在AgNPs-GN/GCE上的電極反應(yīng)過程受吸附控制。

圖3 AgNPs-GN/GCE在5.0×10-5 mol/L對(duì)乙酰氨基酚中不同掃速下的循環(huán)伏安曲線 Fig.3 CV curves of AgNPs-GN/GCE in 5.0×10-5 mol/L PCT at various scan ratesscan rate(from a to h)：50，100，150，200，250，300，350，400 mV/s；insert:Ip vs v

將AgNPs-GN/GCE從對(duì)乙酰氨基酚溶液中取出放入B-R緩沖溶液(pH 4.78)中進(jìn)行連續(xù)循環(huán)伏安掃描，開始時(shí)對(duì)乙酰氨基酚的1對(duì)氧化還原峰仍然存在，隨著掃描次數(shù)的增多，峰電流逐漸減小直至消失，證明了對(duì)乙酰氨基酚在修飾電極上的吸附性。

2.4 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.4.1修飾劑濃度實(shí)驗(yàn)考察了AgNPs-GN修飾液濃度的影響。結(jié)果表明，隨著修飾液濃度的增大，對(duì)乙酰氨基酚在修飾電極上的氧化還原峰峰電流也逐漸增大。當(dāng)AgNPs-GN懸浮液質(zhì)量濃度為0.5 g/L時(shí)，對(duì)乙酰氨基酚的氧化還原峰峰電流最大。當(dāng)AgNPs-GN懸浮液質(zhì)量濃度大于0.5 g/L時(shí)，峰電流有所下降。這可能是由于電極表面修飾的AgNPs-GN量過多，導(dǎo)致修飾層過厚，使得AgNPs-GN的催化作用無(wú)法得到有效利用，導(dǎo)致氧化還原峰峰電流降低。因此，采用5 μL 0.5 g/L石墨烯懸浮液制備的AgNPs-GN/GCE作為工作電極進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2.4.2支持電解質(zhì)及其pH值的選擇支持電解質(zhì)的種類及其pH值對(duì)PCT的伏安響應(yīng)有很大影響。分別在不同的支持電解質(zhì)(NaAc-HAc、酒石酸-酒石酸鈉、Na2HPO4-KH2PO4、HCl、檸檬酸鈉-HCl和B-R緩沖溶液)中對(duì)5.0×10-5mol/L PCT的電流響應(yīng)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明,在B-R緩沖溶液中，PCT的峰電流最大，峰形最好。隨后，考察了B-R緩沖溶液的pH值對(duì)PCT電流響應(yīng)的影響。發(fā)現(xiàn)pH值較低時(shí)，PCT的峰電流隨pH值的增大而緩慢增加；pH 4.78時(shí)達(dá)最大值；繼續(xù)增大pH值后，其峰電開始減小。因此，實(shí)驗(yàn)選擇pH 4.78的B-R緩沖溶液作支持電解質(zhì)。

2.4.3富集時(shí)間、富集電位及方波伏安法參數(shù)的影響考慮到PCT在AgNPs-GN/GCE表面的吸附，考察了富集時(shí)間和方波伏安參數(shù)等對(duì)PCT還原峰電流的影響。當(dāng)富集時(shí)間從2 s增加到80 s時(shí)，還原峰電流隨富集時(shí)間的增加而增大，當(dāng)富集時(shí)間超過80 s后，峰電流達(dá)到最大且保持恒定，因此選定富集時(shí)間為80 s。保持PCT濃度不變而改變方波伏安法參數(shù)，獲得的最佳方波伏安法參數(shù)為振幅0.040 V，頻率15 Hz。

圖4 AgNPs-GN/GCE在不同濃度PCT溶液中的SWV曲線Fig.4 SWV curves of AgNPs-GN/GCE in different concentrations of PCT solution cPCT(a-f)： 0.1，40，90，180，360，500(×10-6 mol/L)；insert:Ip vs c

2.5 干擾實(shí)驗(yàn)

2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線與穩(wěn)定性

在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下，6個(gè)不同濃度的對(duì)乙酰氨基酚溶液在AgNPs-GN/GCE上的方波伏安(SWV)曲線見圖4。對(duì)乙酰氨基酚的還原峰電流與其濃度在1.0×10-7～5.0×10-4mol·L-1范圍內(nèi)呈線性關(guān)系，線性回歸方程為：Ip(μA)=3.813×104c(mol/L)+0.058 32，r=0.999 1，檢出限(S/N=3)為3.0×10-8mol/L。

用同一支AgNPs-GN/GCE對(duì)5.0×10-5mol·L-1的對(duì)乙酰氨基酚平行測(cè)定6次，峰電流的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.4%，說(shuō)明修飾電極具有較好的穩(wěn)定性。用6支不同批次制備的AgNPs-GN/GCE對(duì)5.0×10-5mol·L-1的對(duì)乙酰氨基酚進(jìn)行測(cè)定，峰電流的RSD為2.9%，說(shuō)明該電極具有較好的重現(xiàn)性。

2.7 片劑中對(duì)乙酰氨基酚的測(cè)定

取PCT片劑(四川省通園制藥有限公司，標(biāo)示量0.5 g/片)稱量后在研缽中研成粉末，然后用乙醇充分溶解。再將樣品溶液移入250 mL容量瓶中，用0.1 mol/L的B-R緩沖溶液稀釋定容。分別用本方法和藥典方法對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果見表1，可見本方法與藥典方法所得結(jié)果基本一致。另取上述已知含量的PCT樣品溶液，加入一定量的PCT標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1?；厥章蕿?8.0%～106.0%，說(shuō)明本方法的準(zhǔn)確度符合要求。

表1 片劑中對(duì)乙酰氨基酚的測(cè)定結(jié)果及回收率(n=5)Table 1 Determination results of PCT in tablets and recoveries(n=5)

3 結(jié) 論

制備了GN/GCE和AgNPs-GN/GCE兩種修飾電極，兩者對(duì)對(duì)乙酰氨基酚的氧化還原反應(yīng)均有電催化作用，而且AgNPs-GN/GCE較GN/GCE具有更好的催化效果；對(duì)乙酰氨基酚在AgNPs-GN/GCE上的電極反應(yīng)過程受吸附控制；方波伏安法測(cè)得對(duì)乙酰氨基酚的還原峰電流與其濃度在1.0×10-7～5.0×10-4mol/L范圍內(nèi)呈良好線性關(guān)系，檢出限為3.0×10-8mol/L。AgNPs-GN/GCE具有良好的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，可用于片劑中對(duì)乙酰氨基酚的測(cè)定。

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