SBA-15及PT/SBA-15修饰电极的制备及在电化学上的应用

侯芹芹， 杨春娣，赵 彬

(1.西安建筑科技大学 华清学院，陕西 西安 710043；2.西安建筑科技大学 理学院，陕西 西安 710055)

SBA-15及PT/SBA-15修饰电极的制备及在电化学上的应用

侯芹芹1， 杨春娣1，赵 彬2

(1.西安建筑科技大学 华清学院，陕西 西安 710043；2.西安建筑科技大学 理学院，陕西 西安 710055)

以聚乙烯醇(PVA)为成膜剂制备了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15复合膜修饰电极，考察了其在肌红蛋白上的电化学行为，实验结果表明，SBA-15以及PT/SBA-15复合膜修饰电极对肌红蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有更好的催化性能；在相同的条件下，不同浓度的PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有不同的电催化作用，浓度大的效果更优。

复合材料；复合膜修饰电极；应用

聚噻吩/介孔分子筛复合材料由于具有多孔结构的高比表面积、环境稳定性良好以及较高的电导率等特性，因此可用作载体材料来沉积、分散具有催化活性的微粒，从而提高催化剂的表面积。而且相比其它的金属催化剂担载材料(如活性炭，多孔SiO2)[1-3]，聚合物复合支撑材料具有基体膜厚易控、催化剂载量可控制的优点，由于其存在的上述特点，它们能用于电极表面的修饰功能引起了人们的重视[4-7]。

肌红蛋白是一种小分子蛋白质，其分子结构与血红蛋白相似，具有在肌细胞内转运和贮存氧的功能。人体心肌、骨骼肌内含有大量肌红蛋白，正常人的血液中很少，主要由肾脏代谢并排泄。当心肌或横纹肌有损伤时，肌红蛋白便释放入血中，血清中的肌红蛋白即可明显升高。因此对其测定的研究对于探讨生理机制和相关疾病的诊断和治疗具有重要的意义。肌红蛋白是由一条多肽链和一个血红素辅基构成的，具有电化学活性，因此可以用电化学方法来测定。聚乙烯醇(PVA)是一种应用相当广泛的水溶性高分子聚合物，由于具有独特的强力粘接性和成膜柔韧性并且稳定性好，可以在电极表面形成均一、稳定的修饰膜。

本文以聚乙烯醇(PVA)为成膜剂制备了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15复合膜修饰电极，考察了其在肌红蛋白上的电化学行为，实验结果表明，SBA-15以及PT/SBA-15复合膜修饰电极对肌红蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有更好的催化性能；在相同的条件下，不同浓度的PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有不同的电催化作用，浓度大的效果更优。

1 实验

1.1 仪器与药品

电化学测定均采用CHI832电化学工作站(上海辰华仪器公司)；SB4200DTD超声波清洗机(宁波心芝生物科技股份有限公司)；ES60-4J型电子分析天平(沈阳龙腾电子称量仪器有限公司)；肌红蛋白(Mb)，聚乙烯醇(PVA)；SBA-15；0.1M NaH2PO4-Na2HPO4(PBS)缓冲溶液。

1.2 SBA-15修饰电极和PT/SBA-15修饰电极的制备及测定

修饰电极的制备：将两个玻碳电极分别在湿润的金相砂纸上用Al2O3抛光成镜面，在丙酮、乙醇和二次蒸馏水中各超声5min。一个电极上，准确称取一定量的介孔材料/复合材料，加入到Mb溶液中，超声分散20min，得到浅黑色均一的分散液，用微量注射器分别移取5μL的介孔材料/复合材料的分散液以及5μL的PVA滴加到已经处理好的玻碳电极表面，自然晾干后即形成了复合膜修饰电极，另一个电极上只加Mb溶液以及PVA。

修饰电极的测定方法：以修饰电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极，利用循环伏安法研究了Mb在修饰电极上的电化学行为，实验过程中通氮气除氧，并在氮气气氛中进行，电极每次使用后置于pH值=7.0的PBS溶液中，于-1.0～0.6V之间循环扫描。

2 结果与讨论

2.1 SBA-15修饰电极对Mb的电化学行为

图1为玻碳电极和SBA-15修饰电极对Mb的循环伏安曲线。

(a:玻碳电极,b:SBA-15)图1 玻碳电极和SBA-15 修饰电极对Mb的CV图Fig.1 Cyclic voltammograms of Mb at SBA-15

对pH值为7.0的PBS缓冲溶液通氮除氧，采用循环伏安法测定肌红蛋白(Mb)在玻碳电极和SBA-15复合膜修饰电极上的电化学行为。结果如图1所示，Mb在裸玻碳电极上没有还原峰。当用SBA-15复合膜修饰玻碳电极以后，只存在一个还原峰。有一定的峰电流(2.143e-6A)和峰电位(0.2V)说明介孔分子筛SBA-15对于Mb具有一定的催化性能。SBA-15的催化能力是多方面的，一是由于SBA-15对肌红蛋白具有一定的吸附能力，能够有效的吸附肌红蛋白，另一方面，SBA-15具有大的比表面积，用其作为电极可以大大增加电极的电化学表面积；此外，SBA-15介孔分子筛特有的纳米尺度都可以促进电子的传输，因此对于肌红蛋白具有一定的催化能力。

2.2 PT/SBA-15修饰电极对Mb的电化学行为

图2是玻碳电极和PT/SBA-15修饰电极对Mb的循环伏安曲线。

(a:玻碳电极,b:PT/SBA-15)图2 玻碳电极和PT/SBA-15 修饰电极对Mb的CV图Fig.2 Cyclic voltammograms of Mb at PT/SBA-15

对pH值为7.0的PBS缓冲溶液通氮除氧，采用循环伏安法测定肌红蛋白(Mb)在玻碳电极和PT/SBA-15复合膜修饰电极上的电化学行为。结果如图2所示，Mb在裸玻碳电极上没有还原峰。当用PT/SBA-15复合膜修饰玻碳电极以后，存在一个还原峰。有一定的峰电流(2.143e-6A)和峰电位(-0.231V)说明PT/SBA-15介孔分子筛对于Mb具有一定的催化性能。PT/SBA-15具有和SBA-15一样的介孔结构，一定的孔容孔径和较高的比表面积，因此对于肌红蛋白的催化能力和SBA-15介孔分子筛的吸附原理一样，一方面是可以有效地吸附肌红蛋白，另一方面增大了肌红蛋白的电极表面积，此外PT/SBA-15的纳米尺度可以促进电子的传输。

2.3 SBA-15和PT/SBA-15修饰电极对Mb的电化学行为

图3 是SBA-15和PT/SBA-15修饰电极对Mb的循环伏安曲线。

(a:SBA-15, b:4d PT/SBA-15)图3 SBA-15和PT/SBA-15 修饰电极对Mb的CV图Fig.3 Cyclic voltammograms of Mb at SBA-15 and PT/SBA-15

对pH值为7.0的PBS缓冲溶液通氮除氧，采用循环伏安法测定肌红蛋白(Mb)在SBA-15-PVA和PT/SBA-15复合膜修饰电极上的电化学行为。结果如图3所示，Mb在SBA-15和PT/SBA-15复合膜修饰电极上都有还原峰。加入聚噻吩之后的PT/SBA-15复合膜修饰电极以后，峰电位发生了正移，说明PT/SBA-15改善了电极活性中心，加速了Mb在电极/溶液表面的电子传质，从而使峰电位发生正移。说明PT/SBA-15相对于SBA-15来说对Mb具有更好的催化性能。

2.4 不同浓度的PT/SBA-15修饰电极对Mb的电化学行为

图4为不同浓度的PT/SBA-15-PVA修饰电极在Mb的PBS缓冲溶液中的循环伏安曲线。

(a: 4d PT/SBA-15, b: 6d PT/SBA-15)图4 不同浓度的PT/SBA-15 修饰电极对Mb的CV图Fig.4 Cyclic voltammograms of Mb at different concentrations of PT/SBA-15

由图4可知，Mb在两个修饰电极上都有还原峰，后者的峰电流较大,灵敏度较高，说明不同浓度的聚噻吩的加入对于Mb的催化性能不同，浓度大即聚噻吩掺入量多的复合膜修饰电极对于Mb的催化氧化能力更好，这是由于聚噻吩能改善聚合物的电子传递性质，增加电极的活性中心，加速Mb在电极/溶液界面的电子传递，增大氧化还原峰电流，因此，在相同的条件下，不同浓度的PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有不同的电催化作用，浓度大的效果更优。

3 结论

制备了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15复合膜修饰电极，考察了其在肌红蛋白上的电化学行为，实验结果表明，SBA-15以及PT/SBA-15复合膜修饰电极对肌红蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有更好的催化性能；在相同的条件下，不同浓度的PT/SBA-15复合膜修饰电极对Mb具有不同的电催化作用，浓度大的效果更优。

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[3] Silvester D S, Wain A J, Aldous L, et al. Electrochemical reduction of nitrobenzene and 4-nitrophenol in the room temperature ionic liquid[C4dmim][N(Tf)2][J].J Electroanal Chem, 2006, 596: 131-140.

[4] Roy P R, Okajima T, Ohsaka T.Simultaneous electrochemical detection of uric acid and ascorbic acid at a poly(N，N-dimethylaniline)film-coated GC electrode[J].J Electroanal Chem, 2004, 561(1):75-82.

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(本文文献格式：.侯芹芹， 杨春娣，赵 彬SBA-15及PT/SBA-15修饰电极的制备及在电化学上的应用[J].山东化工，2017，46(14)：28-29，32.)

Application of SBA-15 and PT/SBA-15 modified electrode in electrochemistry

HouQinqin1，YangChundi1，ZhaoBin2

(1.Xi'an University of Architecture and Technology Huaqing Collage，Xi'an 710043，China；2. School of Science，Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an 710055，China)

SBA-15 and PT/SBA-15 composite film modified electrode were synthesized with Polyvinyl alcohol (PVA) as a film-forming agent. The results showed that PT/SBA-15 composite film modified electrode had better catalytic ability than SBA-15 composite film modified electrode. Under the same conditions, the large concentration of PT / SBA-15 composite membrane modified electrode had better electro catalytic effect on Mb.

composites; chemically modified electrode; application

2017-05-05

侯芹芹(1985—)，女，1硕士研究生，讲师。

O635.1

A

1008-021X(2017)14-0028-02