聚硫堇薄膜修饰电极的研制及应用

张建辉 刘超 刘维平(长沙环境保护职业技术学院, 湖南 长沙 410004)

聚硫堇薄膜修饰电极的研制及应用

张建辉 刘超 刘维平(长沙环境保护职业技术学院, 湖南 长沙 410004)

本文采用电化学聚合法制备了聚硫堇薄膜修饰玻碳电极，研究了该修饰电极聚合条件、电化学特征及分析应用。

聚硫堇;修饰电极;多巴胺;萘酚

近年来，聚合物薄膜修饰电极的研究得到了迅速的发展，在传感器、电催化等领域有了较为广泛的应用，人们对在电极表面修饰一层导电聚合物膜的兴趣也越来越来浓厚，为了赋予电极某种特定的性质与功能，使其能高选择高灵敏地进行所期待的反应，很多的研究者们致力于含有各种不同功能团的聚合物膜修饰极的设计和制备，如聚吡咯、聚噻吩、聚中性红、聚苯胺等，都取得了很好的成果。硫堇作为一种染料，其分子中含有两个氨基，是一种较好的电子媒体，在电极表面电聚合硫堇，可形成一种多孔的聚合物薄膜，且稳定性好，比表面积大，本文主要研究硫堇电聚合物薄膜修饰电极的制备、电化学特征及其分析应用。

1 材料

(1)材料与试剂 硫堇(国药集团)，1-萘酚和2-萘酚(Sigma，美国)，多巴胺(Fluka，德国)，其它所用试剂均为分析纯，PBS缓冲溶液(由一定浓度的KH2PO4、Na2HPO4和KCl配制而成)，实验所需用水均为二次去离子水。

(2)仪器与设备 CHI1140A电化学工作站，上海辰华仪器公司，三电极系统：聚硫堇薄膜修饰电极为工作电极，铂片为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。pHS-5型酸度计，上海雷磁仪器厂，电子天平，超声波清洗器等，所有的实验均在室温下进行。

2 聚硫堇薄膜电极的制备

(1)基体电极及其预处理 本文选取玻碳电极作为修饰电极的基体电极材料，为了在电极表面获得一层均匀而牢固的聚合物薄膜，电极在修饰之前，对电极表面进行预处理是相当重要的，首先是电极表面的光洁度，然后是电极表面的活性中心，以便于后续修饰过程的进行。因此，对电极表面的处理采用了如下的方法：将玻碳电极先用0.3μmAl2O3粉和0.05μm Al2O3粉依次抛光，使之呈镜面；抛光后的电极再用无水乙醚和去离子水超声清洗5分钟；随后将清洗干净的电极置于缓冲溶液中，采用循环伏安法扫描到循环伏安图稳定为止；最后将处理好的电极干燥待用。

(2)电聚合条件的选择 ①支持电解质和溶液的pH值。分别实验了不同的支持电解质，如醋酸-醋酸钠，磷酸氢二钠-磷酸二氢钾-氯化钾，柠檬酸-柠檬酸钠等，以及不同pH值的缓冲溶液中的电聚合情况，结果发现，在pH值为6.5的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾--氯化钾的溶液(pbs溶液)中，所得蓝色硫堇聚合物薄膜修饰电极的性能最好。②电聚合方法的选择。分别采用循环伏安法、恒电位及恒电流三种不同方法制备聚硫堇薄膜修饰电极，结果表明，采用循环伏安法制备的聚合物薄膜结构紧密且分布均匀，薄膜的厚度可由扫描周数来控制，本实验所采用的聚硫堇薄膜修饰电极是在-0.4～1.2V的电位范围内扫描20圈制备，且膜厚度大约为0.9μm。

3 聚硫堇薄膜修饰电极的电化学特性

(1)电化学聚合条件 实验结果表明：将玻碳电极放在0.1mmol/L/硫堇的PBS缓冲溶液中(pH=6.5)，以50mv/s的速度在-0.4～1.2V的电位范围内循环扫描20圈，即可在电极表面获得性能优良的蓝色多孔硫堇聚合物薄膜。

(2)聚硫堇薄膜修饰电极的电化学特性 将聚硫堇薄膜修饰电极在pH=6.5的pbs缓冲溶液中，在-0.4～1.2V的电位范围内循环伏安扫描，随扫描速率的增加，其峰电位改变很小，基本保持不变，并且峰电流与扫描速率呈现良好的线性关系，说明该反应为表面电极过程的特征。实验同时还表明，溶液pH对聚硫堇薄膜修饰电极的氧化还原峰电位及峰电流有影响，溶液pH升高，峰电流会随之下降，而电位则向负电位方向移动，说明聚硫堇的电化学活性随溶液pH的升高而下降，电化学氧化还原过程有质子参加。

4 聚硫堇薄膜修饰电极的分析应用

(1)聚硫堇薄膜修饰电极对多巴胺的电催化氧化及应用 聚硫堇薄膜修饰电极对多巴胺具有较强的催化氧化作用，结果表明，催化氧化峰电流与扫描速率成线性关系，说明多巴胺在该修饰电极上有较强的吸附性能，并且聚硫堇薄膜对多巴胺的电催化氧化峰电流与多巴胺的浓度呈现良好的线性关系，可以用于样品中多巴胺含量的分析测定，并取得较为满意的结果。

(2)聚硫堇薄膜修饰电极对萘酚的电催化氧化及应用 利用循环伏安法研究了1-萘酚和2-萘酚在聚硫堇薄膜修饰电极上的电化学行为，实验表明，该修饰电极对1-萘酚和2-萘酚都有一定的催化氧化作用。利用微分脉冲伏安法研究了峰电流与萘酚浓度的关系，实验表明，氧化峰电流与萘酚浓度呈现良好的线性关系。方法的回收率1-萘酚在95.1%～101.2%，2-萘酚在96.0%～102.2%。

5 结语

本文采用电化学聚合的方法制备了聚硫堇薄膜修饰玻碳电极，研究了该修饰电极的电化学特征，对电聚合条件进行了优化。同时探讨了该修饰电极对多巴胺、萘酚的电催化氧化作用，结果表明，该修饰电极对多巴胺、萘酚具有较强的电催化氧化作用，可用于样品的分析测定。

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[3]吴芸,陈昌云,等.基于聚硫堇/多壁碳纳米共修饰沙丁胺醇电化学传感器构建[J].食品科学,2009,30(19):40-43.

张建辉，硕士，副教授，研究方向：分析与检测。

湖南省教育厅研究项目2011年度11C0017课题(基于化学修饰电极的有机污染物多氯酚电化学分析方法研究)