一種新型的咖啡因功能化石墨烯as-gs修飾電極的制備與性能研究

一種新型的咖啡因功能化石墨烯as-gs修飾電極的制備與性能研究

石墨烯是近年來受關(guān)注的新型納米。這是碳原子的sp。本文制備了對氨基苯磺酸功能化石墨烯（AS-GS），即在石墨烯表面引入磺酸基．然后，利用Nafion良好的成膜性，采用滴涂法制備了AS-GS/Nafion復(fù)合膜修飾電極，研究了咖啡因在修飾電極上的電化學(xué)行為，建立了一種快速準(zhǔn)確測定咖啡因含量的電化學(xué)方法．1實驗部分1.1儀器、試藥和儀器儀器：CHI660e電化學(xué)工作站（上海辰華儀器公司）；pHS-3C精密pH計（上海雷磁公司）；電化學(xué)實驗采用傳統(tǒng)的三電極體系：其中鉑電極作為輔助電極，飽和甘汞電極（SCE）作為參比電極，裸玻碳電極（GCE，直徑3.0mm）或修飾電極作為工作電極；85-2型恒溫磁力攪拌器（上海司樂有限公司）；DF-101S型集熱式恒溫加熱磁力攪拌器（鄭州長城科工貿(mào)有限公司）；DZF-6030A型真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）；JSM-6701F冷場發(fā)射型掃描電鏡（SEM）（日本電子光學(xué)公司）；FTS-3000型FT-IR紅外光譜儀（美國Digilab公司）；T6-新世紀型紫外-可見光分光光度計（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）．試劑：天然石墨粉（天津光復(fù)精細化工研究所，<20μm、咖啡因（上海晶純實業(yè)有限公司，USP/BP級分析純）、Nafion（美國杜邦公司，質(zhì)量分數(shù)為5%）、對氨基苯磺酸（上海中泰化學(xué)試劑有限公司，分析純）、亞硝酸鈉（煙臺市雙雙化工有限公司，分析純）、水合肼（天津市泰興有限公司，50%）．所有溶液均用二次蒸餾水配制，所用不同pH值溶液由0.01mol·L1.2石墨烯的合成功能化石墨烯的制備過程見文獻1）利用Hummers法制備氧化石墨（GO)2）將46mg對氨基苯磺酸和10mg亞硝酸鈉加入到10mL水和1.15mL12mol·L3）在PAS-GS的水溶液中加入2mL水合肼，100℃的條件下攪拌反應(yīng)24h，過濾，用水徹底清洗，并在60℃真空干燥箱內(nèi)干燥24h，得到對氨基苯磺酸功能化石墨烯（AS-GS).1.3修飾電極的制備AS-GS/Nafion電極的制備：將2mg的對氨基苯磺酸功能化石墨烯（AS-GS）加入至2mL0.1%Nafion的甲醇溶液中，超聲30min后，得到均勻的黑色溶液，放置于室溫下，備用．同時制備1mg·mL玻碳電極（GCE，直徑3mm）用1.0,0.3,0.05μm氧化鋁粉末拋光，然后分別在1∶1硝酸溶液、無水乙醇和蒸餾水中超聲3min，最后用高純氮氣吹干．將電極浸泡在1×101.4樣品制備取市售的可樂和功能性飲料各10mL分別置于25mL干凈的燒杯中，加熱，劇烈攪拌30min或超聲脫氣30min，以除去飲料中的CO2結(jié)果與討論2.1as-gs的ft-i分析圖3是GO、PAS-GS和AS-GS的紅外光譜圖．在GO的紅外曲線上（圖3a），可以清楚地看到，3429cm2.2層間as-gs的分散和制備掃描電鏡（SEM）能有效地表征出修飾電極的表面結(jié)構(gòu)．圖4為AS-GS/Nafion修飾電極的掃描電鏡圖，由圖可觀察到均勻分布的電極表面結(jié)構(gòu)，由于薄層的AS-GS分散在Nafion的甲醇溶液，使得電極表面積大大增加．Nafion溶液為全氟化高分子聚合物磺酸鹽，它是一種很好的粘合劑，將片狀結(jié)構(gòu)的對氨基苯磺酸功能化石墨烯很好的黏附在電極的表面，形成一層致密的、分散均勻的導(dǎo)電薄膜，更好地增加了電極的導(dǎo)電性，從而提高了測定的靈敏度．Nafion溶液同時也是一種很好的陽離子交換劑，咖啡因在酸性條件下以陽離子形式存在，是納米有機小分子，可以很好地通過Nafion膜表面，從而達到一定的抗干擾能力．2.3咖啡因的電氧化利用循環(huán)伏安法考察裸電極和各種修飾電極在含有0.5mmol·L2.4ph值的影響AS-GS/Nafion/GCE在不同pH值的H2.5掃描速度的影響通過研究掃描速率對氧化峰電流的影響來考察咖啡因在電極表面的反應(yīng)動力學(xué)．如圖8所示，在pH2.0的0.01mol·L2.6as-gs/nafion復(fù)合膜的修飾電極的制備在最佳的實驗條件下，利用微分脈沖伏安法（DPV）考察了一系列不同濃度的咖啡因與峰電流的響應(yīng)關(guān)系．如圖9所示，AS-GS/Nafion復(fù)合膜修飾電極在0.01mol·L2.7干擾離子的測定為了考察AS-GS/Nafion復(fù)合膜修飾電極用于實際樣品的檢測，將一些可能共存的干擾物質(zhì)加入到0.01mol·L2.8可靠性和穩(wěn)定性為了考察AS-GS/Nafion修飾電極的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性，用同一支修飾電極在0.01mol·L2.9實際樣品的測定實驗考察了修飾電極在實際樣品中應(yīng)用的可行性，將該修飾電極利用微分脈沖伏安法（DPV）分別對市售可樂和功能性飲料進行檢測，然后采用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定加標(biāo)回收率，測定結(jié)果列于表2．每個樣品平行測定5次，其加標(biāo)回收率在98.70%～100.57%，同時相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于1.43%，說明該方法可用于實際樣品中咖啡因的檢測．為了檢驗該方法的準(zhǔn)確度，利用紫外分光光度計對樣品進行測定．圖10為10mg·