石墨烯修饰电极检测有机过氧化物的研究

织 工业 中的漂 白剂 ，造 纸 工业 中的氧 化剂 以及 材料 工 业 中高分 子合 成 的 引发剂 等 。 因此 建立 有机 过 ０ 氧化
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物 的分 析方 法具 有实 际应 用价 值 。有 机 过氧化 物 的 电分 析方 法 中 ，一是 利用 酶催 化 的高选 择性 ，构筑 电化
学生物传感器 ；另一方法是利用化学修饰电极 ，将催化剂固定于电极表面 ，以降低氧化还原 的过 电位 ， 促 进 电子 的传递 。
１ ． ２ 石 墨 烯 修 饰 电极 的 制 备
玻 碳 电极 （ Ｇ Ｃ ， ３ ｍｍ ， Ｃ ＨＩ ）用砂 纸 细磨后 ，再用 ０ ． ０ ５ ｍ 粒度 的Ａ １ ｚ Ｏ ， 悬 浊液 在抛光 布 上抛光 ， 洗 去
・ 通讯 作 者 ：杨海 浪 （ １ ９ ６ ２ 一） ，男 ，教 授 ，研究 方 向 ：复 合材 料 基金 项 目：湖北 省教 育厅 科技 项 目 （ Ｄ ２ ０ １ ２ ２ ５ ０ ３）．
摘
要 ：过氧 化物在裸玻碳 电极表 面还原过 电位较 高，反应速度较慢。而石墨烯修饰 电极 能催化还原有机过氧化
物，降低 过 电位４ ４ １ ｍ Ｖ 。本文研究 了石 墨烯修饰 电极催化还原过氧化氢 、氢过氧化异丙基苯 、氢过氧化叔 丁基 、 过氧化丁酮等过氧化物的反应机 理。石墨烯修饰 电具有较高的稳定 性和 重现 性，可用于这些物质的定量检测。 关键词 ：有机 过氧化物 ；石墨烯；电化学传感器 ；修饰 电极
机 过 氧化物 （ Ｓ ｉ ｇ ｍａ ） ， 如氢 过 氧化异 丙基 苯（ ｔ — Ｂ ＨＰ ） 、 氢过 氧化 叔 丁基（ Ｃ Ｈ Ｐ ） 和过 氧化 丁酮 （ ２ 一 Ｂ Ｐ ） 等过氧 化物 。 所 有化 学试 剂 均为分 析 纯 ， 直 接使 用配 制贮 备溶 液 。实验 中使用 超纯 水 （ １ ８ ． ３ Ｍｎ） 由超 纯水 系统 制备 （ 优普 ，
近 几年 ，由于碳 纳米管 和石 墨烯 的催 化 活 性及 电子 特性 ， 在 电分析 化 学领域 的研 究
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方 兴未 艾 。 其 中石 墨烯是 一 种具有 独 特量
子 效 应 的碳 纳米 结 构 的物 质 ，一些 文 献报
石 墨 烯修 饰 电极 检 测 有 机 过 氧化 物 的研 究
袁兴 宽 ，杨 海浪 ，刘华俊 ，杨 锋 ，刘 慧宏 。
（ １ ．湖北文理 学院 化学工程 与食 品科学学院 ， 湖北 襄 阳 ４ ４ １ ０ ５ ３ ； ２ ．武汉纺织大学 化 学与化工 学院， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ３ ）
２ ． １ 过 氧化 物 在 ＧＲ ／ ＧＣＥ表 面 的 电化 学还 原
用 循 环伏 安法 研究 了过 氧化 物在 Ｇ Ｒ ／ Ｇ Ｃ Ｅ 表 面的 电化学 性质 。考虑 石墨 烯对 氧有 催化 还原 活 性 ，首先
对 比研究了在溶解氧存在下 ，过氧化物在裸 电极及Ｇ Ｒ ／ Ｇ Ｃ Ｅ 表面的电化学行为。在溶解氧饱和的磷酸缓 冲
溶液 （ ｐ Ｈ ７ ． ０）中 ，电势在０ ． ２ —０ ． ８ Ｖ 范 围内扫描 ，氧 气 ，双 氧水 和过 氧化 丁酮 在在裸玻 碳 电极表 面氧 化缓 慢 ，其还 原 峰 电位 在一 ０ ． ６ ８ ３ Ｖ（ 图２ Ａ ａ ，２ Ｂ ａ ，２ Ａ ｂ ，１ Ｂ ｂ） 。但在 Ｇ Ｒ ／ Ｇ Ｃ Ｅ 表 面 ，氧 气在 一 ０ ． ２ ４ ２ Ｖ 有 一 明显 的还
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｎ ３ ８ ３ — １ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：２ ０ ９ ５ —４ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６—０ ０ ２ ３ —０ ４
有机 过 氧化 物 比双氧水 具有 更 复杂 的结构 （ 见 结构 图 ）。有机 过 氧化物 广泛 地应 用于 工业 过程 ，如纺
第２ ６ 卷 第６ 期
２ ０ ｌ ３年 １ ２ 月
武 汉 纺 织 大 学 学 报
ＬＥ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ ＥＲ ＳＩ ＴＹ Ｊ ０Ｕ ＲＮ Ａ Ｌ ０ Ｆ Ｗ Ｕ Ｈ ＡＮ ＴＥＸ ＴＩ
Ｖ＿ ０１ ． ２６ Ｎ ｏ． ６
Ｄｅ ｃ． ２ ０１ ３
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武
汉
纺
织
大
学
学
报
２ ０ １ ３ 年
表面污 物 ，在水 中超声 清洗 三次 ，每次２ ｍｉ ｎ 。取 ５ Ｌ 石 墨烯溶 液均 匀涂布 在新 处理 的 电极 表面 ，室温 干燥
约３ ～ ４ 小 时 。制 备 的修饰 电极表 示为 Ｇ Ｒ ／ Ｇ Ｃ Ｅ 。
２ 结 果与 讨 论
成都 ） 。
电化 学测 量使 用 电化学 工作 站（ Ｃ ＨＩ ８ １ ２ Ｂ ， 辰 华 ，上海） 。 电化学池 由参 比电极 腔和 电化学 反应 腔两部 分 构成， 其 间 由鲁金 （ Ｌ ｕ ｇ ｇ ｉ ｎ ） 毛 细管 连接 ． 参 比电极 为饱 和甘 汞 电极 （ Ｓ Ｃ Ｅ ） ，铂 丝 网为辅 助 电极，工作 电极 为石 墨烯 修饰 电极 。所 有实 验在 室温 下进 行 。
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Ｈ０ Ｃ
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过氧化氢
过氧化 丁酮 （ ２ 一Ｂ Ｐ ）
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道 了碳 纳米 管 和石 墨烯 及 其 复 合 物 检 测 过 氧 化 氢 …，但 石 墨烯 应 用 于 电分 析 有机 过 氧 化 物 ，还 未见 报道 。本 文选 择三 种结 构具 有 代 表性 的有 机过 氧化 物 （ 见 图１ ）。实验 表明 ， 石墨 烯修饰 电极在 较低 电位 下检 测有 机 过 氧化物 ， 具 有较 高灵 敏度 和较 高稳 定性
的特 点 。
氨过氧化异丙基苯 （ ｔ － Ｂ Ｉ Ｅ ＇ ） 氢过氧化叔丁基 （ ｃ ）
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图 １ 过 氧 部 分
１ ． １ 试 剂 和 仪 器
石 墨烯 （ ５ ｍｇ ／ ｍ ｌ ，先 锋 纳米科 技 有 限公 司 ，南京 ） ，双氧水 （ ３ ０ ％，凯通 化学 试剂 有 限公 司 ，天 津） ，有