崔一鳴 何丹宇 李 開 路麗琴 羅紅霞

(中國人民大學化學系， 北京 100872)

1 引 言

石墨烯因其獨特的單原子厚度二維網狀結構、高導電性、大比表面積、卓越的電化學性能，近年來引起了廣泛的關注[1]。與其它材料相比，石墨烯具有高檢測面積、低背景電流、在大部分電解質溶液中表現(xiàn)為化學惰性、良好的生物化學性質、高遷移率等特點，廣泛應用于電化學傳感領域[2]。然而，基于石墨烯的電極材料多由還原氧化石墨烯制得[3]?；瘜W氣相沉積(Chemical vapor deposition，CVD)法在諸多應用中，特別是制備大面積、單層和高質量石墨烯膜方面展現(xiàn)出巨大的潛能。CVD石墨烯表現(xiàn)出電化學窗口寬[4]、電子轉移速率快、電化學催化能力強等特點[5]。單層CVD石墨烯已應用于電化學傳感器中，因其具備的優(yōu)良特性，使得相應傳感器的靈敏度、檢出限和選擇性等方面性能都得到改善[6]。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide，NADH)在多種脫氫酶中作為輔酶，并且在生物體的細胞新陳代謝的過程中起著至關重要的作用，因此對NADH的檢測引起了廣泛關注。在細胞呼吸鏈中，NADH在氧化態(tài)(NAD+)和還原態(tài)(NADH)之間轉換，并且在細胞呼吸、光合作用等過程中起著氫離子和電子載體的作用[7]。NADH在傳統(tǒng)電極表面的直接電化學氧化需要很大的過電勢[8]。過渡金屬納米顆粒[9,10]、金屬絡合物[11]、染料[12]、醌類化合物[13]及聚合物[11,14,15]等已成功地用作NADH氧化的媒介體。作為一種極有發(fā)展前景的材料，石墨烯已被廣泛應用于電化學氧化NADH的研究中。在這些研究中，石墨烯常被用作媒介體的載體[16,17]。

谷胱甘肽(Glutathione，GSH)作為抗氧化劑，可與活性氧組分(如H2O2)及其它活性過氧化物反應，能幫助人體保持正常的免疫系統(tǒng)功能，并具有抗氧化作用和整合解毒作用。研究表明，氧化后GSH的再生需要NADH，NADH的補充有助于GSH恢復到其活性形式[18,19]。因此，GSH水平與人體細胞內NADH濃度有關。而葉酸(Folic acid，F(xiàn)A)是一種水溶性B族維生素，在細胞快速分裂和生長過程中具有重要的生物學意義[20]。女性在懷孕期間如果缺乏FA會導致多種病癥，如嬰兒脊柱、頭骨甚至大腦的發(fā)育畸形。高同型半胱氨酸水平與許多健康問題有關。FA有助于維持低同型半胱氨酸水平。在此過程中，同型半胱氨酸被代謝為半胱氨酸，并可轉化為GSH。將有害的同型半胱氨酸分解為有益的GSH，F(xiàn)A在此轉化過程中起到了促進作用[21]。綜上，開發(fā)一種可同時檢測生物樣本(如尿液或血樣)中NADH、GSH和FA的方法具有重要意義。

有關同時檢測NADH、GSH和FA的報道多基于電化學方法[21]。高效液相色譜法(High performance liquid chromatography，HPLC)[22]也可用于NADH的測定。然而HPLC需要嚴格控制溫度，同時, HPLC設備的價格也遠高于電化學工作站。HPLC法也需要保護和準備檢測系統(tǒng)，有些HPLC技術還需要柱前衍生和熒光檢測過程[23]。

本研究組曾采用CVD少層石墨烯的邊緣制備了納米級厚度石墨烯納米線電極[24]，再將銅納米顆粒沉積在石墨烯納米線電極表面，構建了一種無酶葡萄糖感器[25]。另外，本研究組將CVD少層石墨烯轉移到聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)薄膜上，制備石墨烯平面電極(Graphene platform electrode，GPE)。在此基礎上，將鐵氰化鈷修飾在GPE上，制備了H2O2傳感器[26]。將納米金顆粒修飾在GPE上， 制備了多巴胺(Dopamine，DA)傳感器[27]; 將聚L-半胱氨酸修飾在GPE上，實現(xiàn)了DA和抗壞血酸(Ascorbic acid，AA)的同時檢測[28]; 將金鉑雙納米顆粒與L-半胱氨酸修飾在GPE上，應用于腎上腺素(Epinephrine，EP)的選擇性檢測[29]。在上述工作的基礎上，本研究利用單層CVD石墨烯制備了GPE，并將咖啡酸(Caffeic acid，CFA)修飾在GPE表面，從而實現(xiàn)在GSH和FA共存的條件下檢測NADH。據(jù)報道，許多酚類物質和抗氧化劑因能降低NADH氧化的過電勢，并得到性能良好的修飾電極而被用于制備電化學傳感器[30～32]。在本研究中，利用電化學沉積固定在石墨烯表面的CFA能夠通過分子內的鄰苯二酚結構單元促進NADH和石墨烯之間的電子轉移，使NADH氧化的過電位明顯降低。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

CHI660D 型電化學工作站(上海辰華儀器有限公司)，采用三電極系統(tǒng)：工作電極為 GPE 或 CFA-GPE，參比電極為 Ag/AgCl 電極，對電極為鉑絲電極; PB-10 pH計(德國 Sartorius公司); 7401F掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS)一體機(日本JEOL公司); Lab Ram HR Evolution拉曼(Raman)光譜儀 (日本HORIBA公司); Prestige 21傅立葉變換紅外(FT-IR)光譜儀(日本 Shimadzu公司); Axis Ultra X-射線光電子能譜(XPS)儀(日本Kratos Analytical公司)。銅基底少層 CVD 石墨烯(深圳六碳科技有限公司); 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA, Aladdin公司); 咖啡酸、NADH-Na2、谷胱甘肽、葉酸(Sigma-Aldrich 公司)。支持電解質為0.1 mol/L的KH2PO4-Na2HPO4緩沖溶液(PBS)。所用試劑均為分析純，實驗用水為 Milli-Q超純水(Millipore 公司純水儀制備)。人體尿樣來自于中國人民大學校醫(yī)院。

2.2 實驗方法

2.2.1 石墨烯電極的制備采用高分子支撐法，將生長在銅基底上的大面積高質量的單層石墨烯薄膜轉移到PET上[33,34]。具體步驟如下：將1% (m/m)的PMMA苯甲醚溶液涂在銅基底CVD單層石墨烯上，120℃加熱5 min。由于在制備銅基底石墨烯的過程中，石墨烯會生長在銅基底的兩面，所以需要將另外一面生長的石墨烯擦掉。 隨后將PMMA/石墨烯/Cu浸泡在1 mol/L FeCl3和0.1 mol/L HCl混合溶液中20 min，通過FeCl3的作用將銅基底刻蝕掉; 用超純水清洗PMMA/石墨烯多次，并轉移到PET基底上，室溫條件下干燥。之后將得到的PMMA/石墨烯/PET浸泡在丙酮溶液中1 d，以除去附著在石墨烯表面的PMMA，隨后在60℃的條件下烘烤4 h, 即得到以PET為基底的石墨烯薄膜。用絕緣膠帶將石墨烯包裹，在一端露出0.3 cm × 0.3 cm的有效部分，另外一端的石墨烯用導電銅膠帶包裹，作為與電極之間的鏈接，得到GPE。上述完整制備流程如圖1所示。

2.2.2 CFA-GPE制備在石墨烯電極上修飾咖啡酸的方法與文獻[35]報道類似。在修飾CFA之前，GPE需要在0.1 mol/L NaHCO3溶液中, 在-1.1～1.6 V之間循環(huán)掃描，以進行電化學活化，直至得到穩(wěn)定的循環(huán)伏安(CV)圖。以活化的GPE為工作電極，在含有1 mmol/L CFA的0.1 mol/L PBS(pH 4.0)中，以50 mV/s的掃速在-0.1～0.9 V范圍內連續(xù)掃描15圈，將咖啡酸修飾到GPE上，即可得到CFA-GPE。將CFA-GPE在超純水中清洗干凈，并在空氣中干燥， 備用。

圖1 (A) 制備單層石墨烯平面電極的流程; (B)所用的三電極體系的示意圖Fig.1 (A) Procedure for constructing monolayer graphene platform electrode (GPE); (B) Structural illustration of electrolytic cell used in this studyWorking electrode (WE): GPE; Counter electrode (CE): Pt wire; Reference electrode (RE): Ag/AgCl (3 mol/L KCl); CVD, Chemical vapor deposition; PMMA, polymethyl methacrylate

3 結果與討論

3.1 CFA-GPE的表征

由圖2A和2B中的掃描電鏡(SEM)圖可見，石墨烯在轉移到PET上(得到GPE)之后，延續(xù)了其在銅基底上的平整性和連續(xù)性，說明石墨烯被成功轉移到了PET基底上。對比圖2B和圖2C可見，聚CFA分子較均勻地覆蓋在平整的GPE表面。經過電沉積，得到了CFA-GPE，伴隨著石墨烯粗糙程度的增加，聚CFA能夠很容易地被觀察到。通過AFM圖測量得到石墨烯的厚度約1.059 nm(圖2D)，說明本研究所使用的石墨烯是單層的[36]。在石墨烯的拉曼光譜圖上可以觀察到2676 cm-1處的2D峰和1563 cm-1處的G峰，兩個峰的強度之比I2D/IG≈2(圖2E，黑色線)。此結果表明所使用的石墨烯為單層的[37]。另外，1327 cm-1處出現(xiàn)的小D峰表明石墨烯上缺陷較少[37]，表明所用的石墨烯質量很好。在CFA-GPE活化之后，D峰的強度增加，同時在1620 cm-1處出現(xiàn)了一個新的D峰(圖2E，紅色線)，而原始的石墨烯上未見此峰，這歸因于在NaHCO3活化的過程中，石墨烯蜂窩狀晶格的斷裂和石墨烯面的邊緣缺陷的形成[38]。同時, D和G峰的強度比(ID/IG)反映了O和C的含量比,ID/IG的增大表明在新的邊緣平面缺陷上附著了一些含氧基團。

圖2 (A)銅片上的石墨烯、(B) GPE和(C) CFA-GPE的SEM圖; (D) 石墨烯在Si/SiO2基底上的AFM圖; (E)石墨烯在Si/SiO2基底上的拉曼光譜圖; (F) CFA-GPE的EDS譜圖; (G) CFA-GPE的C 1s XPS譜圖; (H) CFA-GPE的紅外光譜Fig.2 (A-C) Scanning electron microscopy (SEM) images of graphene on Cu, PET and caffeic acid (CFA)-GPE; (D) Atomic force microscopy (AFM) image of graphene transferred on Si/SiO2; (E) Raman spectra of graphene on Si/SiO2; (F) Energy dispersive spectrum (EDS) of CFA-GPE; (G) X-ray photoelectron spectrum (XPS) pattern of C 1s of CFA-GPE; (H) Fourier transform-infrared (FT-IR) analysis of CFA-GPE

3.2 不同沉積圈數(shù)對CFA-GPE性能的影響

為了優(yōu)化CFA在GPE上的沉積效果，考察了不同沉積圈數(shù)得到的CFA-GPE在含有0.1 mol/L NADH的PBS(pH=7.0)中的CV響應(圖3A)。由圖3B可見，在沉積圈數(shù)為5～15時，所得到的CFA-GPE在NADH溶液中掃描得到的峰電流隨圈數(shù)的增加而增大。但沉積20圈時，峰電流反而下降。這可能是由于得到的CFA層過厚，過量的CFA覆蓋了GPE，導致電極表面的電荷傳輸效率變低。而當沉積圈數(shù)過少時，催化位點及電極面積未達到最大。因此，選用15圈作為咖啡酸的沉積圈數(shù)。

圖3 (A)不同沉積圈數(shù)得到的CFA-GPE在含有1 mmol/L NADH的PBS(pH=7.0)溶液中的循環(huán)伏安圖; (B)不同沉積圈數(shù)得到的循環(huán)伏安圖的峰電流密度與圈數(shù)的柱狀統(tǒng)計圖Fig.3 (A) Cyclic voltammograms (CVs) of CFA-GPE obtain after different deposition cycles in PBS (pH 7.0) containing 1 mmol/L NADH at scan rate of 50 mV/s; (B) Peak current density in PBS containing 1 mmol/L NADH vs cycle number of deposition

3.3 CFA-GPE電化學行為的研究

以[Fe(CN)6]3-/4-體系作為探針評價CFA-GPE的電化學性能。首先比較了初始GPE、活化后的GPE和CFA-GPE在含有0.1 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4-的0.1 mol/L KCl溶液中的CV響應(圖4A)。由不同電極體系得到的峰電流密度大小次序為：活化的GPE>初始GPE>CFA-GPE。3種電極體系在1 mol/L [Fe(CN)6]3-/4-中的電化學阻抗譜見圖4B。 CFA-GPE的電子傳遞阻抗(Ret)比初始GPE和活化的GPE大得多，進一步表明CFA已成功固定在GPE上; 而活化的GPE的Ret低于初始GPE，可能是由于在活化過程中有很多活性基團吸附在了石墨烯上。電化學阻抗結果與CV結果一致。活化的GPE、初始GPE及CFA-GPE的Ret值分別約為232、578和2810 kΩ。

圖4 (A) 不同電極在含有0.1 mmol/L [Fe(CN)6]3-的0.1 mol/L KCl溶液中的循環(huán)伏安圖; (B) 未活化GPE (▲), 活化的GPE (●) 和 CFA-GPE (■)在含有1 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4-的0.1 mol/L KCl溶液中的電化學阻抗譜圖，頻率范圍為0.01～100 HzFig.4 (A) CVs of different electrodes in 0.1 mol/L KCl containing 0.1 mmol/L [Fe(CN)6]3- between -0.1 V and 0.6 V with scan rate of 50 mV/s; (B) Nyquist plot of pristine GPE (▲), activated GPE (●) and CFA-GPE (■) in 0.1 mol/L KCl containing 1 mmol/L [Fe(CN)6]3-/4- from 0.01-100 Hz

圖5A為不同掃速下CFA-GPE在PBS(pH=7.0)中的CV圖。隨著掃速增加，氧化峰電流密度(jpa)和還原峰電流密度(jpc)均線性增大(圖5B)，分別符合方程：jpa(μA/cm2)=0.00173v(mV/s) + 0.2860(R=0.9980)以及jpc(μA/cm2)=-0.00274(mV/s)-0.3067(R=0.9987)。因此， 此電化學過程是表面控制的過程,這也說明了CFA成功地沉積到GPE表面。另外，標準氧化還原電位(E0′)約為0.2 V， 且與掃速無關，表明電極在此過程中十分穩(wěn)定。

圖5 (A) CFA-GPE在0.1 mol/L PBS (pH=7.0)中不同掃速下的CV圖; (B)在不同掃速下氧化峰和還原峰的峰電流密度與掃速的關系曲線; (C) CFA-GPE在pH分別為2.01、 3.0、 4.0 5.0、 6.0 7.0、 8.0和8.98的0.1 mol/L PBS中的CV曲線; (D) 標準電位和pH的關系曲線Fig.5 (A) CVs of CFA-GPE in 0.1 mol/L PBS (pH 7.0) at various scan rates; (B) Plot of anodic and cathodic peak current density (jpa and jpc) vs. scan rate; (C) CVs of CFA-GPE in 0.1 mol/L PBS at pH values of 2.01, 3.0, 4.0 5.0, 6.0 7.0, 8.0 and 8.98, scan rate is 50 mV/s; (D) Corresponding plot of the E0′ vs pH values

考察了pH 2.01～8.98范圍內pH值對CFA-GPE的影響(圖5C)。隨著pH值增大，CFA-GPE的氧化峰和還原峰均負移,這可能是由于CFA修飾膜在電極表面氧化為相應的醌膜的過程中有質子參與[16]。標準電位E0′和pH值呈線性關系(圖5D)，線性方程為E0′=-0.0512 pH + 0.569 (R=0.9975)。 此線性方程在pH 2.01～8.98范圍內的斜率為51.2 mV/pH, 接近理論值59 mV/pH，說明CFA的氧化還原反應是質子與電子轉移數(shù)相等的過程，與文獻[33]報道一致。從圖5C可見，當pH值增大時，CFA-GPE的電化學性能會變得越來越差，考慮到生物樣品的原始pH值，后續(xù)實驗選擇在pH=7.0的PBS中進行。

3.4 NADH在CFA-GPE上的電化學響應

圖6 (A) 未活化和活化的GPE在1 mmol/L NADH的PBS (pH=7.0)的溶液中的循環(huán)伏安圖，掃速為50 mV/s; (B) CFA-GPE在PBS以及含有1 mmol/L NADH的PBS溶液中的循環(huán)伏安圖; (C)在不同掃速下CFA-GPE在1mmol/L NADH PBS中的循環(huán)伏安圖; (D)掃速和氧化峰電流的線性關系曲線Fig.6 (A) CVs of the pristine GPE and the activated GPE in PBS (pH 7.0) containing 1 mmol/L NADH at scan rate of 50 mV/s; (B) CVs of CFA-GPE in PBS in the absence or presence of 1 mmol/L NADH at scan rate of 50 mV/s; (C) CVs of PBS containing 1 mmol/L NADH at the CFA-GPE with different scan rates; (D) Plot of jpa vs square root of scan rate

采用CV法研究了NADH在CFA-GPE上的電化學響應。如圖6A所示，0.1 mmol/L NADH(pH=7.0 PBS中)在初始GPE和活化后的GPE上未出現(xiàn)任何響應信號，說明裸GPE對NADH沒有電催化活性。當工作電極為CFA-GPE時，在0.29和0.19 V出現(xiàn)一對氧化和再還原峰(圖6B，紅色線)。與空白PBS中的CV曲線(圖6B，黑色線)相比，氧化峰和還原電流均明顯增大。同樣條件下, NADH在玻碳電極上的氧化峰出現(xiàn)在0.72 V[8]，即CAF-GPE使NADH的過電位減小了0.43 V。在NADH存在下CFA-GPE的氧化峰電流增大，可能是由于溶液中的NADH擴散到CFA-GPE表面，并將電化學氧化的CFA(CFAox)還原為原始還原態(tài)形式(CFAred)，同時NADH被氧化成其氧化態(tài)NAD+(圖7)，由于消耗了 CFAox，使得CFA的氧化反應(反應1)加速向右進行。另一方面，CFA的還原峰在NADH存在時也增大，與相關報道不一致[21]，這可能是由于圖7中反應(1)和反應(2)都是可逆反應，NADH同樣可以加速CFA的還原反應。另外，單層石墨烯的獨特結構在反應中也起到了重要作用。采用NAD+代替NADH進行實驗，得到了同樣結果，證實了以上推測的機理。綜上， CFA-GPE對NADH的氧化具有很好的電催化活性。

圖7 CFA作用下的NADH氧化還原機理Fig.7 Mechanisms of CFA-facilitated NADH oxidation

圖6C為不同掃速下NADH在CFA-GPE上的CV曲線。在掃速20～500 mV/s范圍內，NADH的氧化峰電流與掃速的平方根成正比(圖6D)，線性方程為jpa(μA/cm2)=0.0425v1/2[(mV/s)1/2]-0.1069 (R= 0.9994)，表明NADH在此傳感器上的電化學氧化過程受溶液中NADH擴散所控制。

3.5 CFA-GPE對NADH、 GSH和FA的同時檢測

圖8 (A)1.2 mmol/L NADH, 0.6 mmol/L GSH 和 0.8 mmol/L FA在GPE(紅)和CFA/GPE(黑)上DPV的對比，脈沖幅度為0.05 V，脈沖寬度為0.05 s; (B) NADH (0.2、 0.4、 0.6、 0.8、 1.0和1.2 mmol/L), GSH (0.1、 0.2、 0.3、 0.4、 0.5和0.6 mmol/L) 和 FA (0.3、 0.4、 0.5、 0.6、 0.7和0.8 mmol/L) 在不同濃度時候在CFA-GPE上的DPV曲線，0.1 mol/L PBS (pH=7.0); (C～E) 從圖(B)中得到的NADH、GSH、FA濃度和峰電流密度的線性關系Fig.8 (A)Differential pulse voltammetry (DPV) curves of 1.2 mmol/L NADH, 0.6 mmol/L GSH and 0.8 mmol/L FA on activated GPE (red) and CFA-GPE (black) with the pulse amplitude of 0.05 V, and the pulse width of 0.05 s; (B) DPV curves of different concentrations of NADH (0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.2 mmol/L), GSH (0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 mmol/L) and FA (0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 mmol/L) at CFA-GPE in 0.1 mol/L PBS (pH 7.0); (C-E) Calibration plots of peak current density vs. concentration of NADH, GSH and FA, respectively. The pulse amplitude is 0.05 V, and the pulse width is 0.05 s

利用DPV法研究了NADH、GSH和FA在0.1 mol/L PBS(pH=7.0)溶液中的響應。由圖8A可見，在活化的GPE上，3種組分的氧化峰均不明顯，而在CFA-GPE上，3種組分的氧化峰明顯增大且互不干擾測定。當NADH的濃度在0.2～1.2 mmol/L、GSH的濃度在0.1～0.6 mmol/L、FA的濃度在0.3～0.8 mmol/L范圍內變化時，各自峰電流均隨濃度的增加而增大(圖8B)，且峰電流與濃度均呈線性關系(圖8C～8E)。綜上，NADH、GSH和FA在CFA-GPE上的電催化氧化是互相獨立的，因此CFA-GPE可以實現(xiàn)對這3種物質的分別檢測或同時檢測。

3.6 NADH的線性范圍和檢出限

圖9A為恒電位0.3 V時，NADH在CFA-GPE的計時電流曲線。在持續(xù)攪拌的條件下，每50 s向PBS(pH=7.0)溶液中加入NADH，得到的響應電流與NADH濃度在0.001～1200 μmol/L范圍內呈線性關系(圖9B)，線性方程為Ip(μA)=0.0032CNADH(μmol/L) + 0.0173 (R2=0.9991)，檢出限為0.52 nmol/L (S/N=3)。與其它文獻報道的方法相比(表1)，CFA-GPE具有線性范圍寬、檢出限低、過電勢小等優(yōu)點。

圖9 (A) 0.3 V恒電位下，CFA-GPE對NADH的計時電流曲線(0.1 mol/L PBS，pH=7.0)，加入NADH的范圍為0.001～1200 μmol/L, 插圖為此曲線在0～550 s范圍內的放大圖; (B)NADH氧化電流與濃度的線性關系Fig.9 (A) Amperometric responses of the CFA-GPE after subsequent addition of NADH in a 0.1 mol/L PBS (pH=7.0) solution at working potential of 0.3 V. Inset is the enlarged view of amperometric response within 0-550 s; (B) Calibration plots of peak current vs. concentration of NADH

表1 不同的NADH檢測方法的主要性能對比

Table 1 Comparison of performance of reported modified electrodes for electrochemical detection of NADH

3.7 CFA-GPE穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和抗干擾能力

使用同一根CFA-GPE對0.1 mmol/L NADH檢測50次，得到峰電流的相對標準偏差(RSD)為2.6%。 制備10根CFA-GPE對0.1 mmol/L NADH進行檢測，RSD為3.1%。將一支CFA-GPE在室溫存放，兩周后測得的峰電流是初始電流的95%，45天后為92%。上述結果表明， CFA/GPE具有良好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性，可用于NADH的實際檢測。

為了探究CFA-GPE檢測NADH的抗干擾能力，在0.1 mol/L PBS (pH=7.0)中加入0.1 mmol/L NADH，同時加入1000倍的NaCl、KCl、CaCl2、MgSO4、葡萄糖(Glc)， 500倍的抗壞血酸(AA)、多巴胺(DA)、尿酸(UA); 850倍的谷氨酸(Glu)、纈氨酸(Val)、苯丙氨酸(Phe)及甘氨酸(Gly), 采用計時電流法觀測干擾物在CFA-GPE表面的電化學響應。由圖10A可見，在加入不同干擾物后，電流響應幾乎不變，而當再次加入0.1 mmol/L NADH時，電極再次產生明顯的變化。同時探究了酚類物質對CFA-GPE的影響。如圖10B所示，在加入酚類物質后，電極沒有明顯的響應。上述結果說明，CFA-GPE傳感器對于檢測NADH具有良好的選擇性。

圖10 (A) 恒電位0.3 V下，CFA-GPE對0.1mmol/L NADH; 100 mmol/L的NaCl、KCl、CaCl2、MgSO4、Glc; 50 mmol/L的AA、DA、UA和85 mmol/L的Glu、Val、Phe、Gly的安培響應; (B) CFA-GPE對0.1 mmol/L NADH、飽和的鄰硝基苯酚、對溴苯酚、對氯間二甲苯酚(PCMX)、對硝基苯酚和間氨基苯酚的安培響應Fig.10 (A) Amperometric response of CFA-GPE upon the addition of 0.1 mmol/L NADH and 100 mmol/L NaCl, KCl, CaCl2, MgSO4, Glc, 50 mmol/L AA, DA, UA and 85 mmol/L Glu, Val, Phe, Gly at working potential of 0.3 V; (B) Amperometric response of CFA-GPE upon the addition of 0.1 mmol/L NADH and saturated nitrosophenol, p-bromophenol, p-chloro-m-xylenol (PCMX), p-nitrophenol, m-aminophenol

3.8 實際樣品分析

選擇人體尿液樣品進行分析，用0.1 mol/L PBS(pH=7.0)將尿樣稀釋10倍，對7份樣品進行DPV測定，結果見表2，回收率在99.8%～104.0%之間，說明此傳感器可用于NADH的實際樣品檢測。

表2 人體尿液樣本中NADH的檢測結果

Table 2 Detection results of NADH in human urine sample analysis

樣品Sample加入濃度Added(μmol/L)測得濃度Found(μmol/L)回收率Recovery(%)相對標準偏差RSD(%, n=3)155.2104.01.122020.2101.22.83100100.0100.01.54200201.9100.91.55300300.1100.12.26400399.199.81.47500500.3100.11.1

4 結 論

將CVD單層石墨烯電極(GPE)通過在NaHCO3溶液連續(xù)CV掃描進行活化，然后通過電化學沉積的方法將CFA修飾在GPE表面。CFA修飾的GPE表現(xiàn)出一對良好的氧化還原峰，并對NADH的氧化具有顯著的電催化作用。此傳感器可用于在GSH、FA存在下檢測NADH或對3種組分進行同時檢測，具有線性范圍寬、檢出限低、抗干擾能力強等特點。本傳感器探究了單層石墨烯在電化學傳感方面的應用，操作簡單，成本低廉，有望廣泛應用于電化學傳感器領域。