有序介孔碳高靈敏莧菜紅傳感器的研究

摘要：以P123 （EO20PO70EO20）為表面活性劑、正硅酸乙酯為硅源，制備了介孔硅模板SBA15，以蔗糖為碳源，制備了有序介孔碳（OMC）并將其修飾到玻碳電極（GCE）表面，構建了莧菜紅伏安傳感器。掃描電鏡﹑透射電鏡﹑小角X射線衍射儀和氮氣吸附等表征方法表明，OMC 具有較高的比表面積、高度有序的六方結構和較狹窄的規則孔道分布。

關鍵詞：有序介孔碳； 莧菜紅； 微分脈沖伏安法； 紅酒

1引言

莧菜紅是一種水溶性的偶氮類紅色染料，常被添加到紅酒或軟性飲料中提高飲品的色澤。莧菜紅因其低廉的價格和持久的色澤穩定性[1]，在全世界范圍內得到廣泛應用。但由于其潛在的致癌性，很多國家已經嚴格禁止其作為食品添加劑使用[2]。因此發展一種靈敏、簡捷和可即時檢測莧菜紅的方法是十分必要的。目前，檢測莧菜紅的方法主要有分光光度法[3]、反相高效液相色譜法[4]、薄膜法[5]、高效液相法[6，7]、毛細管電泳[8]和離子交換高效液相法[9]等。分光廣度法，樣品前處理繁瑣，易受雜質干擾；高效液相等儀器法需要采用復雜的樣品凈化手段以提高選擇性和靈敏度，不僅費時，而且費用較高。與以上方法相比，電化學檢測具有操作簡單、檢測快捷、靈敏度高、選擇性好和樣品一般不需要復雜前處理等優點。電化學檢測莧菜紅的方法已有報道，比如極譜分析法[10]、吸附伏安法[11]和方波伏安法[12]。但是已報道的這些電化學方法，往往采用滴汞電極作為工作電極[10]，而研究表明汞元素會對人體造成傷害和環境污染[13]，因此發展對人體無害、對環境無污染、高性能的工作電極是十分必要的。近年來，碳材料已經廣泛地用作修飾電極材料，采用碳納米管（CNT）修飾電極檢測莧菜紅已有報道，但此修飾電極檢測莧菜紅的靈敏度較低[14]。有序介孔碳（OMC）是近些年來發展的一種新型碳納米材料，因其具有規則的孔結構、較高的比表面積、較大的孔容量、可調的孔徑及良好的導電性而備受人們關注[15～18]。目前，基于OMC構建的傳感器已經成功地應用于檢測L半胱氨酸[19]、蘇丹紅[20]、腎上腺素[21]、尿酸[22]和異煙肼[23]等。研究表明OMC具有快速的電子傳輸能力和出色的電催化活性， 這使得OMC更適合于構建電化學傳感器。

本研究基于OMC制備了莧菜紅電化學傳感器。OMC修飾玻碳電極（GCE）可以實現對莧菜紅的靈敏檢測。此傳感器有望應用于紅酒樣品中莧菜紅的快捷、靈敏和現場檢測。

2實驗部分

4結論

本研究以介孔硅SBA15為模板，蔗糖為碳源，制備了OMC并用于修飾玻碳電極。SEM、TEM、XRD、氮氣吸附等表征結果表明，制備的OMC 具有較高的比表面積、高度有序的六方結構和較狹窄規則的孔道分布。用CV研究了OMCGCE電極的性能，考察了莧菜紅在該電極上電化學行為。研究表明OMCGCE對莧菜紅電化學氧化呈現較高的電催化活性，以此構建了莧菜紅電化學伏安傳感器。該電極成功的用于實際樣品紅酒中莧菜紅含量的檢測，并取得了令人滿意的結果。OMCGCE有希望應用于紅酒及軟性飲料中莧菜紅的簡捷、靈敏、選擇性和即時檢測。