碳量子点十二烷基苯磺酸钠-聚吡咯膜的制备及电化学传感器检测罗丹明b

碳量子点十二烷基苯磺酸钠-聚吡咯膜的制备及电化学传感器检测罗丹明b

罗丹明b（rhb）也被称为粉红色b和碱性玫瑰精。这是一种人工染料，价格低廉，具有强烈的荧光特性。广泛应用于皮革、环保、钢铁等领域。目前,检测罗丹明B的方法有:高液相色谱法本文采用电解法制备碳量子点,并将其修饰于十二烷基苯磺酸钠-聚吡咯膜上,成功构建了罗丹明B电化学传感器。1实验部分1.1试剂及试剂特点罗丹明B:阿拉丁化学试剂有限公司;十二烷基苯磺酸钠、吡咯:国药集团化学试剂有限公司;其他试剂均为分析纯;所有用水均为去离子水。CHI660D电化学工作站:上海辰华仪器有限公司;PHS-3C型号pH计:上海雷磁有限公司;SEMJSM-6360LA扫描电镜:日本JEOL公司。1.2碳量子点的提取将2个碳棒分别作为正负极置于500mL0.1mol/L的氢氧化钠溶液中,施加电压50V,占空比30,频率100Hz,电解2h后抽滤,滤液透析至pH为中性,即得到碳量子点(CQDs)。1.3修饰电极的制备玻碳电极(GCE,Φ=3mm)依次用0.50、0.10、0.05μm的Al将SDBS-PPy/GCE修饰电极置于0.1mol/LNaOH溶液中,在(-0.5~1.5)V的电位范围内,采用循环伏安法以0.1V/s的扫描速度扫描5圈,对聚吡咯薄膜进行过氧化处理,即得到十二烷基苯磺酸钠-过氧化聚吡咯修饰玻碳电极(SDBS-OPPy/GCE)。取上述制备的碳量子点溶液超声分散均匀,用微量进样器移取5μL滴涂于SDBS-OPPy/GCE修饰电极表面,自然晾干,得到CQDs/SDBS-OPPy/GCE修饰电极。1.4修饰电极的制备本文采用三电极体系,以SDBS-OPPy/GCE,CQDs/SDBS-OPPy/GCE修饰电极作为工作电极,铂丝电极为辅助电极,饱和甘汞电极为参比电极,将修饰电极置于含10μmol/L罗丹明B的0.1mol/LpH5BR缓冲液中,开路电位条件下搅拌富集15min,静置30s,利用方波伏安法从0.4V扫描到1.2V,并记录峰电流值。方波伏安法参数:电位增量为1mV,脉冲振幅为25mV,频率为15Hz。2结果与讨论2.1碳量表图1为碳量子点的SEM图。从图1可以观察到碳量子点呈现圆球形,大小均匀,排列致密,基于碳的良好导电性2.2罗丹明b在cqds/sdbs-oppe/gce电极上的电化学行为图2为GCE、SDBS-OPPy/GCE、CQDs/SDBS-OPPy/GCE电极电化学氧化罗丹明B的方波伏安图。从图2可以发现,罗丹明B在3种电极上均出现了氧化峰,其中在CQDs/SDBS-OPPy/GCE上的峰电流最大(曲线c),是SDBS-OPPy/GCE(曲线b)的1.5倍,是GCE电极(曲线a)的3.4倍。同时,修饰电极的氧化峰电位明显负移,这可能是由于聚吡咯膜过氧化处理后,具有多孔性的特征,增大了电极的比表面积2.3修饰电极的稳定性在电聚合过程中,薄膜的厚度与电化学扫描循环圈数有关,这对罗丹明B的电化学响应有显著影响。当扫描圈数过多,导致膜厚度增大,影响电子传输;当聚合时间过短,修饰的聚吡咯膜过薄导致对罗丹明B的吸附量减少。从图3可以看出,当扫描圈数从1增加至5圈时,响应电流逐渐增加;当扫描圈数为5圈时,氧化峰电流最大;当扫描圈数大于5圈时,响应电流又逐渐减小。故本实验选择5圈作为最佳的扫描圈数。图4为十二烷基苯磺酸钠的掺杂量对修饰电极性能的影响。从图4可以发现,随着十二烷基苯磺酸钠浓度的增加,由于在聚吡咯膜中掺杂的阴离子十二烷基苯磺酸根对带正电荷罗丹明B的静电引力所导致罗丹明B的氧化峰电流逐渐增加,当浓度增加到0.1mmol/L时,罗丹明B的氧化峰电流达到最大值,当浓度继续增加时,罗丹明B的氧化峰电流逐渐下降。因此0.1mmol/L作为十二烷基苯磺酸钠的最佳浓度。CQDs的修饰量对罗丹明B响应电流的影响如图5所示。当CQDs的修饰量从1μL增加至5μL时,罗丹明B的氧化峰电流逐渐增大,这是由于碳点的加入使电极的导电性能增强,加速了罗丹明B在电极上的电子转移。修饰量为5μL时氧化峰响应电流最大,之后随着修饰量继续增加,罗丹明B的峰电流降低。因此选择5μL为最佳修饰量。2.4罗丹明b在不同富集时间下的电化学行为图6为富集时间对罗丹明B的氧化峰电流的影响。富集时间从5min延长至15min时,氧化峰电流显著增加,当富集时间继续增加时,罗丹明B在电极表面吸附达到平衡,氧化峰电流趋于稳定。为获得较高的灵敏度的同时尽量缩短分析时间,富集时间应控制在15min。2.5ph对罗丹明修饰电极的影响在电化学反应过程中经常伴随有质子参与反应。图7考察了不同pH值对罗丹明B电化学响应的影响。从图7可以看出,在pH为2~5的范围内,罗丹明的响应电流随着pH的增大而增大,且pH达到5时氧化峰电流最大;当pH继续增大至6时,修饰电极的伏安电流出现明显的降低。因此选择0.1mol/LpH=5的BR缓冲溶液作为电化学检测的支持电解质。2.6峰电流与罗丹明b的关系在最佳实验条件下,不同浓度的罗丹明B与响应电流的关系如图8、图9所示。从图9可以看出,峰电流与罗丹明B的浓度在(0.05~1)μmol/L和(1~10)μmol/L范围内具有较好的线性关系,所对应的线性方程分别为:Ipa(μA)=1.47c(μmol/L)+0.51(R2.7重现性和重现性独立制备6根CQDs/SDBS-OPPy/GCE电极,分别测定10μmol/L罗丹明B的响应电流,其相对标准偏差为3.0%,表明该电极具有很好的重现性。当电极不用时,将其保存在25℃下,并每周测试一次,4周后对10μmol/L罗丹明B的电流响应仍保持初始电流值的79.1%,表明该电极有很好的稳定性。2.8干预在最优条件下,考察了一些常见的无机离子和有机化合物对罗丹明B测定的干扰。在10μmol/L罗丹明B溶液中,500倍的Mg2.9罗丹明b的测定将2.0g辣椒粉样品超声分散于50mL乙醇中提取罗丹明B,收集滤液于50mL容量瓶中,取适量溶液按1.4所述的实验方法测定,分析结果表明实验样品中不含罗丹明B。通过加标回收的方法进一步测定实际样品,每个样品重复分析3次,取平均值。通过高效液相方法检测的结果与此电化学方法检测结果相一致。所得结果如表1所示。3电化学传感器测试