碳纳米管修饰电极伏安法测定茶碱

成 电极 时能促 进 电子 的传 递 。利用 碳 纳米 管对 电极表 面进 行 修饰 ， 了可将 材料本 身 的物 化 特性 引 入 电极 除
界 面外 ， 同时也 会拥 有纳 米材 料 的大 比表 面积 、 粒子表 面 带有较 多 的功能 基 团等特 性 ， 从而 对某 些 物 质 的 电 化学行 为产 生催化 效应 ， 笔者将 纳米 管修 饰 于 电极表 面 ， 茶碱 电化 学性 质进 行 了研 究 ， 对 与裸 电极 相 比 ， 碱 茶
问 均无 双键存 在 ， 因此 在 电极上无 电化 学还 原性 ， 外 ， 另 他们 深 入研究 了茶 碱在热 解石 墨 电极 上 的 电化 学 氧
化 ， 现其 电氧化 产物是 不 溶性 二 聚体 ， 强烈 地吸 附在 电极 表 面， 发 并 因此 认 为不 能 用 电化 学 方法 直 接 定 量 测 定 。 ｈ ｂｅａ Ｓ ｕ ｉｔ ｈ等人 报道 用悬汞 电极 阴极 吸 附线形伏 安扫描 法测 定痕 量 的茶碱［， 种方 法受一 些 嘌呤 化合 物 ７这 １ 和 金属 离 子 的干 扰 ； ｈ Ｍ ｎ ｅ Ｊ — ｙ ｇＺ ｎ等 人 报 道 了 Ｎ ｔ ｎ铅一 ｙ ａ ｏ／ 氧化 钌烧 绿 石 化学 修饰 电极 （ ＭＥ 测 定茶 碱 的方 ｉ Ｃ ） 法嘲 汪 振辉 等研究 了 Ｐ Ａ 。 Ｏ Ｐ化 学修饰 电极测定 茶碱 的方法网 碳 纳 米管 修饰微 电极 进行 测定 的方 法较 少 。 。 碳 纳米 管 （ Ｎ ｓ 自 １９ Ｃ Ｔ ） ９ １年被 发 现 以来 。 以其 独 特 的结构 、 电子 特 性 、 械性 能和 化学 稳 定 性 而成 为 全 机 世 界 的研究 热点之 一 。碳 纳米管 依据 原 子结 的不 同 ， 现为 金属 或半 导体 ， 种独特 的 电子 特性 使 得它在 制 表 这
ａ 裸 电极 ．． 纳 米 管 修 饰 电极 。茶碱 １０ １４ｔｏ・－ 底 液 ： ． ｂ碳 ．￣ ０ ｌＬ。 ｏ ：
争 吸 附 ， 成茶 碱氧 化 电流 降低 。 造
２３ 支 持 电解质 的影 响 ．
分 别 试 验 了 Ｈ２Ｏ 、 Ｃ 、 ３Ｏ 、 Ｈ３Ｏ Ｈ、 Ｎ ３和 Ｓ Ｈ １Ｉ Ｐ Ｃ Ｃ Ｏ Ｋ Ｏ ａ Ｎ Ｏ 等介 质 中 ， 碱 的 电化 学 响 应 情 况 。 现 在 Ｎ Ｏ ａＨ 茶 发 ａ Ｈ介 质 中无 氧 化 峰 出现 ， Ｃ ， Ｏ Ｈ介 质 中 ， 碱 氧 化 峰 峰形 在 ＨＣ Ｏ 茶 不 好 ， ＨＳ Ｈ １Ｈ Ｐ Ｋ Ｏ 介 质 均可 观察 到茶 碱 良 在 ２Ｏ 、 Ｃ 、 ３Ｏ 和 Ｎ ３ 好 的 氧 化 峰， 在 Ｈ Ｓ 质 中 电流 响应 最 为灵 敏 ， 以选 而 ２Ｏ 介 所
Ｖ０ ． Ｎｏ １ １ ２８ ．
Ｍａ ． ２ １ ｒ ０ １
碳纳米管修饰电极伏安法测定茶碱
张钱 丽 ，陈三 多 ， 荣锋 柯
（ 州 科 技 学 院 化 学 与生 物 ３ 程 学 院 ， 苏 苏 州 ２ ５ ０ ） 苏 ２ 江 １０ ９
摘 要 ：以碳 纳 米管 修 饰 碳 圆 盘 微 电 极 为 工 作 电 极 ， 丝 为 对 电 极 ， ｇ ｇ Ｉ 极 为 参 比 电极 ， 究 了茶 碱 在 碳 纳 米 铂 Ａ／ Ｃ 电 Ａ 研
１ ｘ ０ ｏ ・ 的茶 碱 溶 液 中伏 安 响应 ， 图 １可 以看 出 ， ． ｌ ｍ ｌ０ ０ 由
在 裸 电极 和修 饰 电极上 均 可 以观 测 到茶 碱 的 氧化 峰 ，回扫
时没 有相 应 的还原 峰 ，这 说 明茶 碱 在 电极 上 的 电化学 反 应 是 不 可逆 的 。 比裸 电极 和修 饰 电极 上 的 电化学 行 为 ， 以 对 可
项 目 （ Ｌ Ｃ．Ｏ ０ ２ Ｋ Ａ Ｉ ８ １） Ｓ
【 者 简 介］ 作 张钱 Ｎ （９４ ）女 ， 苏 如 皋人 ， 教授 ， 士 ， １７ 一 ， 江 副 博 研究 方 向 ： 析 化 学 。 分
第 ｌ期
张钱 丽等 ： 纳米 管修 饰 电极 伏安 法测 定荼碱 碳
３ １
为参 比电极 ，ｔ 极 为对 电极 。 Ｐ龟
表 面 活 性 剂 和 碳 纳 米 管 共 同 修 饰 电 极 的 情 况 。 分 别 用 ．１ｍ ｌＬ Ｏ０ ｏ・ －的 ００ １ ． ％吐 温 一 ０ Ｏ０ １ ０ ８ ，． ％十 二 烷 基 苯 磺 酸 钠 （ Ｄ ）００ １ ０ Ｓ Ｓ ，． ％ ０ 十 六 烷基 三 甲基 溴 化 铵 （ Ｔ Ｃ ＭＢ） 泡碳 纳 米 管 修 饰 的碳 圆 浸 盘微 电极 ，发 现表 面活 性剂 的存在 均 使 茶碱 的 氧化 峰 峰 型 变差 、 电 流均 有 不 同程 度 的 降 低 （ 表 １ 。 这 可 能是 因 峰 见 ） 为有 表 面活 性剂 存在 时 ，表 面 活性 剂 和茶 碱 在 电极 表 面竞
第２ ８卷 第 １ 期
２１ ０ １年 ３月
苏 州 科 技 学 院 学 报 （ 然 科 学 版） 自
Ｊ ｕ ａ ｆ ｕ ｈ ｕ Ｕ ｉｅｓ ｙｏ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏｙ （ ａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ｌ ｚ ｏ ｎｖ ｒｉ ｆ ｉ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｎ ｔｒ ｃｅ ｃ ） ｎ ｏＳ ｔ Ｓ ｎ ｌ
差 为 １ ９ ， 明 修饰 电极 稳 定 性 良好 ， 面 易 于更 新 。此 法 用于 茶 叶 样 品 中茶 碱 含 量 的 测定 结 果 满 意 。 ．％ 表 ７ 表
关 键 词 ： 碱 ； 圆 盘微 电极 ； 纳 米 管 ； 安法 茶 碳 碳 伏 中 图分 类 号 ： ６ ７１ ０ ５． 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７ — ６ ７ ２ １ ）１ Ｏ ３ － ４ ６２ ０ ８ （０ １０ 一 ０ ０ ｏ
择 Ｈ２Ｏ 做 为支持 电解 质 。 Ｓ 底液 浓 度对 茶碱 峰 电位 （ ２ 和 表 ）
峰 电流 （ ２ 影 响都 很 大 。 由表 ２可 知 ， 着 浓 度 的 降 低 图 ） 随
茶 碱 （，一 甲基一 Ｈ 嘌 呤一 ， 二 酮 ） １ 二 ３ １一 ２６ 一 是黄 嘌呤衍生 物 ， 有利 尿 、 具 兴奋 心脏 和松 弛支 气 管平 滑 肌 的作
用 。 饮料有 刺激 性作用 是 因为它 含有 嘌呤 碱， 茶 如咖啡 因 、 可可 因 和茶碱 等 。 茶碱 已广泛 用 于治疗 成人 的 哮喘
１ ． 实验 方法 ３
在 １ Ｌ容量 瓶 中加 入一 定量 的茶碱 溶液 ， Ｏ０ ｌＬ Ｏｍ 用 ．１ｍｏ・『 的硫 酸 溶液 稀释 到刻 度 ， 摇匀 后转 移 至 电解 池 中 ０ ～ ． Ｖ之 间 ， １ ０ｍ ｓ 于 ． １３ ４ 以 ０ Ｖ・ 的速度进 行循 环伏 安扫 描 ， 富集 时间 为 ３ ， ０ｓ 富集 电位 为一 ． Ｖ。 Ｏ ４
２２ 修饰 电极 优化 尝试 ．
０４ ．
０６ ．
０８ ．
１０ ．
１２ ．
电压 ，， 、
为 了增 加修 饰 电极 的稳 定 性 和使 用 寿命 ，试验 了不 同
图 １ 茶碱 的循 环 伏 安 图
ＨＳ ４一 ． 富集 ６ ， 速 １０ｍＶ・ ２０ ，０ Ｖ ４ ０ｓ扫 ０ ８。
管修 饰 电极 上 的 电化 学 行 为 。 学 修 饰 电 极 与 裸 电极 相 比 ， 化 电流 响应 明显 提 高 。在 ００ ｏ・－的硫 酸溶 液 中一 ． Ｖ ．１ｍ ｌＬ‘ ０４
的 电 压 富 集 ３ 。 ０ｓ 阳极 化 扫 描 ， １ 处 有 一 灵 敏 的氧 化 峰 ， 化 峰 电流 和茶 碱 浓 度 在 ５ ｌ － １ ｘ ０ ｔ ｌＬ 在 ．Ｖ １ 氧 ． ｘ Ｏ６ ． ｌ ｏ ・ － ０ ￣０ ｏ 范 围 呈 良好 的线 性 关 系 ， 测 限 为 ６ １ ｔｏ・－ 对 ５０ ｌ ｍ ｌＬ 碱 进行 了 ６次 的连 续 重 复测 定 ， 对 标 准 偏 检 ｘ ０ ｏ ｌＬ 。 ． Ｏ ｏ・－茶 ｘ 相
和支 气管痉 挛 。 究证 实， 碱临 床平 喘疗 效不仅 能扩 张支气管 的结 果 ， 且还 与抗炎 、 研 茶 而 免疫 作用 有关 。 种药 这
物 的毒 性 和效率可 通过许 多 因素改 变 。 了调整剂 量 和校 正适 应性 ， 治疗 药物监 测是必 要 的 。因此建 立准 为 对
确快 速测定 茶碱 的方法 非常重 要 。 文献 报道 用于测定 茶碱 的方法 有 高效 液相 色谱 （ Ｌ 法【 、 波极 谱滴 ＨＰ Ｃ） 示 定法［ 毛细管 电泳法［ 荷 移分光 光 度法【 。 ｎｅ 为 在茶 碱 的分子 结构 中， ３ １ 、 ４ 】 、 ５ Ｈａｓｎ等【 Ｊ 等 由于 Ｎ１ Ｃ 一 ６间 或 Ｃ 一 ３ ２Ｎ
１５ 样 品 处理 ．
瓶 中 ， 人 １ ｘ ０２ ｌＩ 加 ． ｌ－ｍｏ・『 的硫 酸 溶液 稀释 到刻 度 ， 匀后 转移 至 电解池 中进 行测 定 。 ０ 摇
２ 结 果 与 讨 论
２１ 茶 碱 的循 环伏 安 特性 ．
图 １是 以碳 纳 米 管 修 饰 电极 和裸 电 极 为 工 作 电极 在
、
ｉ
媛
明显 看 出修 饰 电极 上 氧化 峰 电位 负移 了 １． ｍ 峰 电流 增 １ Ｖ， ７ 加了 １ ． ， 明碳 纳米 管 能催 化茶 碱 的氧化 。连续 扫描 发 ７倍 表
现 氧 化峰 随扫 描次 数 的增 加 而降低 。 最后 达稳 定 ， 明茶 碱 说
在 修饰 电极 表 面有一定 吸附性 。
１ 修 饰 电极 的制 备 － ２
将 自制 的碳 电极 在金 相 砂 纸上 打 磨 光亮 ， 二 次蒸 馏水 冲洗 干净 ， 用 然后 依 次在 １１Ｈ Ｏ 、 ： Ｎ 乙醇 、 次蒸 二
馏水 中超声 清洗 （０ ｒ ｎ 次 。将碳 纳米 管用 ００ ５ １ ｉ・ ） ａ ．２ ％壳 聚糖 溶 液超声 分散 均匀 ， 液滴涂 到 电极上 ， 外灯 溶 红 下烘 干 即可 。
Ｃ ８０ Ｂ电化 学分 析仪 （ ＨＩ２一 上海 辰 华 仪 器公 司 ）三 电极 体 系 ： 纳 米 管修 饰 电极 为工 作 电极 ，Ａ ／ｇ １ ； 碳 ｇ Ｃ Ａ
【 稿 日期］ ００ ０ － ４ 收 ２ １－ ９０ － ［ 金 项 目】 州科 技 学 院 科研 基 金 资 助项 目（ １３ ） 南京 大学 “ 命 分 析 化 学 教 育部 重 点 实 验 室 ” 放 课 题 基 金 资 助 基 苏 Ｚ３２ ； 生 开
１ ． 电极 表面 的更新 ４
每次 扫描 结束 ， 将三 电极 体 系置 于空 白底 液 中扫描 至基线 平稳 ， 以水淋 洗 电极 ， 滤纸 吸干 ， 用 即可进行 下
一
次 扫描 ， 这样 可保 持修 饰 电极 良好 的稳定 性 和重 现性 。 称取 ３ｇ茶 叶置 于 １ ０ｍ ０ Ｌ水 中浸泡 ２ ， 滤得 清液 。分 别 取 ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ Ｌ于 １ ０ｈ 过 ０ 、０ 、０ 、０ ０ｍＬ的容 量
在修饰 电极 上 的响应更 灵敏 ， 择性 高 ， 现性好 。将 此法 用 于样 品 中茶碱 的测定 ， 选 重 结果 令人 满意 。
１ 实 验 部分
１１ 仪器与 试剂 ．
茶 碱 （ｉｍ ｓ ａ公 司） 碳 纳米 管 （ 南 师范 大学 ） 十二 烷 基苯 磺 酸 钠 （ 国 医药集 体 上海 化 学 试 剂公 司 ） ｇ ， 河 ， 中 ， 吐温 一 ０ 上海 化学试 剂采 购供应 站 分装 厂 ） 十六烷基 三 甲基 溴 化铵 （ 国医药集 体上 海化 学试 剂公 司 ） １ ８（ ， 中 ，％ Ｔ Ｐ乙醇溶 液 。试 剂均 为分析 纯 ， 为 二次 去离子蒸 馏水 ， Ｂ 水 所有 实验 均 在室 温 （ 约 ２ 大 ５℃ ） 下进 行 。