聚硫堇薄膜修飾電極的研制及應用

張建輝 劉超 劉維平(長沙環(huán)境保護職業(yè)技術學院, 湖南 長沙 410004)

聚硫堇薄膜修飾電極的研制及應用

張建輝 劉超 劉維平(長沙環(huán)境保護職業(yè)技術學院, 湖南 長沙 410004)

本文采用電化學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、電化學特征及分析應用。

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、電催化等領域有了較為廣泛的應用，人們對在電極表面修飾一層導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與功能，使其能高選擇高靈敏地進行所期待的反應，很多的研究者們致力于含有各種不同功能團的聚合物膜修飾極的設計和制備，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、電化學特征及其分析應用。

1 材料

(1)材料與試劑 硫堇(國藥集團)，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)，實驗所需用水均為二次去離子水。

(2)儀器與設備 CHI1140A電化學工作站，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，上海雷磁儀器廠，電子天平，超聲波清洗器等，所有的實驗均在室溫下進行。

2 聚硫堇薄膜電極的制備

(1)基體電極及其預處理 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，對電極表面進行預處理是相當重要的，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支持電解質和溶液的pH值。分別實驗了不同的支持電解質，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，結果表明，采用循環(huán)伏安法制備的聚合物薄膜結構緊密且分布均勻，薄膜的厚度可由掃描周數(shù)來控制，本實驗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特性

(1)電化學聚合條件 實驗結果表明：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的電位范圍內循環(huán)掃描20圈，即可在電極表面獲得性能優(yōu)良的藍色多孔硫堇聚合物薄膜。

(2)聚硫堇薄膜修飾電極的電化學特性 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)良好的線性關系，說明該反應為表面電極過程的特征。實驗同時還表明，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，而電位則向負電位方向移動，說明聚硫堇的電化學活性隨溶液pH的升高而下降，電化學氧化還原過程有質子參加。

4 聚硫堇薄膜修飾電極的分析應用

(1)聚硫堇薄膜修飾電極對多巴胺的電催化氧化及應用 聚硫堇薄膜修飾電極對多巴胺具有較強的催化氧化作用，結果表明，催化氧化峰電流與掃描速率成線性關系，說明多巴胺在該修飾電極上有較強的吸附性能，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果。

(2)聚硫堇薄膜修飾電極對萘酚的電催化氧化及應用 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行為，實驗表明，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系，實驗表明，氧化峰電流與萘酚濃度呈現(xiàn)良好的線性關系。方法的回收率1-萘酚在95.1%～101.2%，2-萘酚在96.0%～102.2%。

5 結語

本文采用電化學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特征，對電聚合條件進行了優(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，結果表明，該修飾電極對多巴胺、萘酚具有較強的電催化氧化作用，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目2011年度11C0017課題(基于化學修飾電極的有機污染物多氯酚電化學分析方法研究)