一种新型的咖啡因功能化石墨烯as-gs修饰电极的制备与性能研究

一种新型的咖啡因功能化石墨烯as-gs修饰电极的制备与性能研究

石墨烯是近年来受关注的新型纳米。这是碳原子的sp。本文制备了对氨基苯磺酸功能化石墨烯（AS-GS），即在石墨烯表面引入磺酸基．然后，利用Nafion良好的成膜性，采用滴涂法制备了AS-GS/Nafion复合膜修饰电极，研究了咖啡因在修饰电极上的电化学行为，建立了一种快速准确测定咖啡因含量的电化学方法．1实验部分1.1仪器、试药和仪器仪器：CHI660e电化学工作站（上海辰华仪器公司）；pHS-3C精密pH计（上海雷磁公司）；电化学实验采用传统的三电极体系：其中铂电极作为辅助电极，饱和甘汞电极（SCE）作为参比电极，裸玻碳电极（GCE，直径3.0mm）或修饰电极作为工作电极；85-2型恒温磁力搅拌器（上海司乐有限公司）；DF-101S型集热式恒温加热磁力搅拌器（郑州长城科工贸有限公司）；DZF-6030A型真空干燥箱（上海一恒科技有限公司）；JSM-6701F冷场发射型扫描电镜（SEM）（日本电子光学公司）；FTS-3000型FT-IR红外光谱仪（美国Digilab公司）；T6-新世纪型紫外-可见光分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）．试剂：天然石墨粉（天津光复精细化工研究所，<20μm、咖啡因（上海晶纯实业有限公司，USP/BP级分析纯）、Nafion（美国杜邦公司，质量分数为5%）、对氨基苯磺酸（上海中泰化学试剂有限公司，分析纯）、亚硝酸钠（烟台市双双化工有限公司，分析纯）、水合肼（天津市泰兴有限公司，50%）．所有溶液均用二次蒸馏水配制，所用不同pH值溶液由0.01mol·L1.2石墨烯的合成功能化石墨烯的制备过程见文献1）利用Hummers法制备氧化石墨（GO)2）将46mg对氨基苯磺酸和10mg亚硝酸钠加入到10mL水和1.15mL12mol·L3）在PAS-GS的水溶液中加入2mL水合肼，100℃的条件下搅拌反应24h，过滤，用水彻底清洗，并在60℃真空干燥箱内干燥24h，得到对氨基苯磺酸功能化石墨烯（AS-GS).1.3修饰电极的制备AS-GS/Nafion电极的制备：将2mg的对氨基苯磺酸功能化石墨烯（AS-GS）加入至2mL0.1%Nafion的甲醇溶液中，超声30min后，得到均匀的黑色溶液，放置于室温下，备用．同时制备1mg·mL玻碳电极（GCE，直径3mm）用1.0,0.3,0.05μm氧化铝粉末抛光，然后分别在1∶1硝酸溶液、无水乙醇和蒸馏水中超声3min，最后用高纯氮气吹干．将电极浸泡在1×101.4样品制备取市售的可乐和功能性饮料各10mL分别置于25mL干净的烧杯中，加热，剧烈搅拌30min或超声脱气30min，以除去饮料中的CO2结果与讨论2.1as-gs的ft-i分析图3是GO、PAS-GS和AS-GS的红外光谱图．在GO的红外曲线上（图3a），可以清楚地看到，3429cm2.2层间as-gs的分散和制备扫描电镜（SEM）能有效地表征出修饰电极的表面结构．图4为AS-GS/Nafion修饰电极的扫描电镜图，由图可观察到均匀分布的电极表面结构，由于薄层的AS-GS分散在Nafion的甲醇溶液，使得电极表面积大大增加．Nafion溶液为全氟化高分子聚合物磺酸盐，它是一种很好的粘合剂，将片状结构的对氨基苯磺酸功能化石墨烯很好的黏附在电极的表面，形成一层致密的、分散均匀的导电薄膜，更好地增加了电极的导电性，从而提高了测定的灵敏度．Nafion溶液同时也是一种很好的阳离子交换剂，咖啡因在酸性条件下以阳离子形式存在，是纳米有机小分子，可以很好地通过Nafion膜表面，从而达到一定的抗干扰能力．2.3咖啡因的电氧化利用循环伏安法考察裸电极和各种修饰电极在含有0.5mmol·L2.4ph值的影响AS-GS/Nafion/GCE在不同pH值的H2.5扫描速度的影响通过研究扫描速率对氧化峰电流的影响来考察咖啡因在电极表面的反应动力学．如图8所示，在pH2.0的0.01mol·L2.6as-gs/nafion复合膜的修饰电极的制备在最佳的实验条件下，利用微分脉冲伏安法（DPV）考察了一系列不同浓度的咖啡因与峰电流的响应关系．如图9所示，AS-GS/Nafion复合膜修饰电极在0.01mol·L2.7干扰离子的测定为了考察AS-GS/Nafion复合膜修饰电极用于实际样品的检测，将一些可能共存的干扰物质加入到0.01mol·L2.8可靠性和稳定性为了考察AS-GS/Nafion修饰电极的重现性和稳定性，用同一支修饰电极在0.01mol·L2.9实际样品的测定实验考察了修饰电极在实际样品中应用的可行性，将该修饰电极利用微分脉冲伏安法（DPV）分别对市售可乐和功能性饮料进行检测，然后采用标准加入法测定加标回收率，测定结果列于表2．每个样品平行测定5次，其加标回收率在98.70%～100.57%，同时相对标准偏差（RSD）均小于1.43%，说明该方法可用于实际样品中咖啡因的检测．为了检验该方法的准确度，利用紫外分光光度计对样品进行测定．图10为10mg·