应用石墨烯修饰电极电化学检测胭脂红

【摘 要】目的：应用石墨烯修饰电极，建立一种快速检测胭脂红的电化学方法。

方法：利用循环伏安法和交流阻抗法对石墨烯修饰电极进行表征。应用差分脉冲伏安法对胭脂红进行定量检测。结果：在最佳实验条件下对胭脂红进行检测，其线性范围为2.0×10-6mol/L～26.0×10-6mol/L，最低检测限为3.25×10-7mol/L。结论：该方法具有操作简单、价格低廉、方便快捷等优点，适用于现场实时监测，实现胭脂红快速定量分析。

【关键词】石墨烯;胭脂红;电化学

中图分类号： O657.1 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）20-0228-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.20.106

纳米材料是指在三维空间里至少有一维的尺度在1～100nm的材料[1]。石墨烯是近年来研究较多的一种碳纳米材料，完美的石墨烯是二维空间材料，只包括六角元胞，如果有五角元胞和七角元胞的存在，它们将构成石墨烯的缺陷[2]。其特殊的二维结构使得石墨烯具有一系列的优异性质[3，4]，例如：超大的比表面积，其理论值高达2600m2/g[5];良好的导热性;高强度以及优越的导电性。

胭脂红是一种合成染料，由于其具有成本低廉、性质稳定、着色力强等优点，已被广泛的应用于食品、药品、纺织、印刷等行业[6]。该类物质具有高度稳定性、致畸、致癌、致突变等作用[7]，目前各国已经对其严加控制。

目前常用的检测方法有：紫外吸收光谱法，气相色谱及质谱联用法及高效液相色谱法[8]。这些方法大多仪器昂贵，耗时长，不能实现现场监测。本研究利用石墨烯修饰电极实现胭脂红的快速测定。

1 仪器与试剂

CHI660D电化学工作站，工作电极（玻碳电极），参比电极（Ag/AgCl电极），铂丝电极（上海辰华仪器有限公司）。超声清洗器（昆山市仪器公司）。

石墨烯粉末（北京德科金岛有限公司），胭脂红标准液（天津市致远化学试剂有限公司），N，N-二甲基甲酰胺（DMF）， H2SO4等，实验试剂均为分析纯，用水均为二次蒸馏水。

2 实验方法

取5mg石墨烯溶于DMF中，超声处理制备悬浊液，以滴涂法修饰玻碳电极，然后利用循环伏安法和交流阻抗法对其进行表征。在最佳电解底液中应用差分脉冲伏安法测定胭脂红。根据不同浓度胭脂红引起电流信号改变做标准曲线，根据标准曲线对胭脂红进行定量检测。

3 结果与讨论

3.1 循环伏安行为

在1mmol/L K3Fe（CN）6+0.2mol/L KNO3溶液中测定修饰电极及裸玻碳电极的循环伏安行為，结果见图1。由图可见，两电极均显示出清晰的氧化还原峰，石墨烯修饰玻碳电极（b）氧化还原峰明显高于裸玻碳电极（a）。

3.2 电化学阻抗谱

利用电化学交流阻抗法对石墨烯修饰前后电极进行表征，结果如图2所示，裸玻碳电极（a）的电子转移阻力小于石墨烯修饰电极（b），这表明石墨烯修饰电极导电性增强。

3.3 电解底液优化

分别以0.1mol/L H2SO4，pH3.5、4.0、4.5和5.0的乙酸-乙酸钠溶液，pH6.0、6.5、7.0和7.5的PBS缓冲液为电解底液，检测胭脂红产生的电流变化，根据产生电流信号强弱，选择0.1mol/L H2SO4作为最佳电解底液。

3.4 标准曲线及检出限的测定

在最佳实验条件下，测定不同浓度胭脂红标准溶液引起的电流信号变化，并绘制标准曲线，如图5。线性范围为2.0×10-6mol/L～2.6×10-5mol/L。线性回归方程为Y=0.1917x+2.0189，相关系数为r=0.999，最低检出限为3.25×10-7mol/L。

3.5 样品测定

为检测本方法实际测定效果，在最佳实验条件下对处理好的三种样品进行检测，结果见表1。

表1 样品中胭脂红含量

4 结论

石墨烯不仅具有优越的导电性能，良好的力学性能，而且易于修饰，因此应用石墨烯修饰电极为胭脂红的检测提供了一种简便快速，可实现现场测定的检测方法。

【参考文献】

[1]张立德，牟季美.纳米材料和纳米结构[M].北京，科学出版社，2001.

[2]张泽仁，井立强，李伟超.新型材料石墨烯的初探[J].企业文化（下旬刊），2014（10）：29-30.

[3]Lee C，Wei XD，Kysar JW，Hone J.Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene.Science.2008;321（5887）：385-388.

[4]代波，邵晓萍，马拥军，等.新型碳材料——石墨烯的研究进展[J].材料导报：综述篇，2010;24（2）：17-21.

[5]李绍娟，甘胜，沐浩然，等.石墨烯光电子器件的应用研究进展[J].新型炭材料，2014;29（5）：329-356.

[6]Hazrat A.Biodegradation of Synthetic Dyes—A Review.Water Air Soil Pollut.2010;213（1-4）：251-273.

[7]Jiang M，Ten Z，Ding SJ.Decolorization of Synthetic Dyes by Crude and Purified Laccases from Coprinus comatus Grown Under Different Cultures：The Role of Major Isoenzyme in Dyes Decolorization.Appl Biochem Biotechnol.2013;169（2）：660-672.

[8]石文秀，刘晓雪，杜晓燕.石墨烯修饰电极的研究及其电化学检测苋菜红[J].中国卫生检验杂志，2014;24（22）：3208-3210.