单壁碳纳米管修饰电极的抗污染性能研究及其用于五羟色胺检测.pdf

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1、第41卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第4期2013年4月ChineseJournalofAnalyticalChemistry540～545DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．20997单壁碳纳米管修饰电极的抗污染性能研究及其用于五羟色胺检测程寒兰嘉峰韦光汉黄卫华程介克(中南民族大学药学院，武汉430074)(武汉大学化学与分子科学学院，武汉430072)摘要研制了单壁碳纳米管修饰的碳纤维微电极，采用透射电镜、循环伏安、差分脉冲伏安和计时安培等方法对修饰电极的表面形貌和电化学行为进行了表征。结果表明，单壁碳纳米管对五羟色胺造成的电极污染有显著的减

2、轻，在0．2mol／LTris—HC1(pH7．4)溶液中采用安培法对0．1mmol／L五羟色胺进行连续3次进样分离测定，以碳纤维微电极为检测器时，峰电流逐次显著降低，第3次检测的峰电流仅为第1次峰电流的43．4％，以单壁碳纳米管修饰碳纤维微电极为检测器时，第3次检测的峰电流为第1次峰电流的97-3％，且随着检测次数的增加，峰电流的变化更微小，基本不影响电极性能，修饰后的电极对五羟色胺的检出限从1．2x10mol／L提高到6．8×10mol／L(S／N=3)。以修饰电极为检测器组装芯片毛细管电泳系统并成功分离测定了大鼠血浆中神经递质五羟色胺，测得血浆中五羟色胺浓度为(6．96+

3、0．24)×10mol／L(n=5)，加标回收率在96．8％～103．9％之间。关键词单壁碳纳米管；碳纤维微电极；抗污染性能；五羟色胺1引言五羟色胺(5-Hydroxytryptamine，5-HT)是大脑主要神经递质之一，与人体很多生理病理活动密切相关，发展高灵敏、快捷的五羟色胺检测方法意义重大。采用电化学方法进行检测时，5-HT及其氧化活性产物在各种不同材料的电极表面，包括贵金属电极口]、玻碳电极、碳纤维微电极以及硼掺杂金刚石电极等，均存在不同程度的吸附作用，导致电极表面形成绝缘膜，检测灵敏度降低。为满足复杂生理环境中痕量生物分子的检测需要，微电极的灵敏度和抗污染性亟待进一

4、步提高。通常采用一些物理、化学方法对电极表面进行活化处理。物理方法如机械打磨抛光[5]、激光烧蚀嘲、火焰刻蚀等，苛刻的处理条件易改变电极微结构和表面化学作用，使电极重现性变差。化学方法则一般通过构建化学修饰电极改变反应电位和速率。碳纳米管由于其独特的电子和机械陛能，作为电极修饰材料时能促进电子传递，其电催化功能得到了深入研究卜B】。近年有文献报道，采用碳纳米管修饰电极能减轻NADH[】钔、苯酚[15]和5-HT[】6]及其氧化产物所造成的电极污染，通过快速循环伏安法检测5-HT能在一定程度上减轻电极污染【】，但污染问题仍不能忽略。本研究以单壁碳纳米管(Single—walled

5、carbonnanotubes，SWNTs)修饰的碳纤维微电极(Carbonfibermicroelectrode，CFME)为检测器构建芯片毛细管电泳系统，采用循环伏安法、差分脉冲伏安法及计时安培法研究了5-HT在修饰电极上的电化学行为。实验结果表明，采用安培法对5-HT进行检测时，SWNTs具有更显著降低电极污染的效果，随着检测次数的增加，峰电流衰减进一步变小，不影响电极的实际应用，且修饰电极对5-HT的检测灵敏度提高。据此建立5-HT电化学测定的新方法，应用于大鼠血浆中神经递质5-HT测定，结果可靠。2实验部分2．1仪器与试剂扫描电镜(SEMX650，Hitachi公司)

6、；CHI660A电化学工作站(上海辰华仪器公司)；XCDY高压电源(山东师范大学化学化工与材料科学学院)；XDP一1型倒置显微镜(上海光学仪器厂)；五维可调微操2012．10-07收稿；2012-l1-26接受本文系国家自然科学基金(No．21205144)，中央高校基本科研业务费专项资金(No．ZZQ10012)资助项目E-mail：hanchcngxiaoyu@163．corn542分析化学第41卷表l为电极修饰前后在0．1mmol／L5-HT中峰电流衰减情况，经循环伏安扫描10次后，裸电极峰电流仅为第一圈峰电流的4．6％，其表面活性位点几乎全部被覆盖，灵敏度明显降低。修饰

7、电极峰电流为羹第一圈峰电流的84．1％(以峰电位位于0．25V处的峰进行计算)，SWCNs—CFME的抗污染性显著提升，电极仍表现出良好的伏安行为。一505O5O5O5OOO表1碳纤维微电极和单壁碳纳米管修饰的碳纤维微电极在0．1mmol／Lmol／L五羟色胺溶液中峰电流衰减程度Table1PeakcurrentsattenuationdegreeofCFMEandSWNTs—CFMEin0．1mmol／L5-HT裸电极(图3)和修饰电极(图4)在污染前后分别在0．1mmol／L多巴胺和1．