石墨烯/鉍復合膜修飾玻碳電極檢測板藍根中的鉛和鎘

吳敏等

關鍵詞 石墨烯； 鉍膜； 鉛； 鎘； 化學修飾電極

1 引 言

重金屬離子，如Cd， Pb， Hg， Cr以及類金屬As等，進入人體后，能與體內有機成分結合成金屬絡合物或金屬螯合物，從而對人體器官、組織產生危害[1～3]。作為傳統中醫藥特有藥物的中草藥，隨著環境污染的日益增重，普遍面臨著重金屬離子超標的窘境[4]。中草藥的重金屬污染主要來源于其生長的地理環境、加工炮制、提取溶媒、工藝設備以及接觸器皿等方面[5]。中草藥中的重金屬離子的超標，造成我國中草藥質量嚴重下降，不僅影響傳統中醫的有效傳承，而且阻礙了中草藥現代化及出口，部分國家已對中成藥中重金屬離子含量做出了限制，因此迫切需要建立靈敏、快速、高效地檢測中草藥中重金屬離子含量的方法[6，7]。

目前，用于痕量重金屬檢測的方法主要有原子吸收光譜、原子熒光光譜、電感耦合等離子體質譜法、紫外可見分光光度法等[8]。這些方法所需儀器一般較昂貴，運行費用高，需要具備熟練的操作經驗和足夠的工作空間[9～11]。有些方法的前處理過程復雜，不能進行多組分或多元素分析，或者因干擾而無法測定[12]。相對于傳統的分析手段，電化學傳感方法具有檢測速度快、操作簡便、無需復雜前處理、成本較低等優勢，因此，開發檢測重金屬離子的電化學傳感方法具有比較重要的意義[13～15]。石墨烯是2004年被發現的一種新型二維平面碳納米材料，其特殊的單原子層結構賦予其獨特、優良的理化特性。石墨烯具有良好的電化學傳導性能、比碳納米管更高的比表面積[16，17]，在電化學傳感器中具有重要的應用前景，是當前的熱點研究領域[18，19]。許多文獻報道了將石墨烯用于重金屬的檢測，如唐逢杰等用石墨烯修飾鉑電極傳感器測定水中微量重金屬鎘和鉛，取得了比較好的效果[20]；Wang等利用石墨烯修飾電極測定Cu2+、Pb2+ 和Cd2+，檢出限低，重現性好[21]。

本實驗采用石墨烯修飾玻碳電極（GRGCE），一次性將金屬Bi和重金屬Pb2+ 和Cd2+電沉積到GRGCE上， 最后用陽極溶出法測定Pb2+ 和Cd2+，具有較好的靈敏度和穩定性。用本方法測定板藍根中的Pb2+ 和Cd2+，結果令人滿意。

2 實驗部分

2.1 儀器與試劑

CHI 660E型電化學工作站（上海辰華儀器公司）；JEM2100透射電子顯微鏡（TEM，日本電子公司）。實驗采用三電極系統：工作電極為玻碳電極（GCE，φ=3 mm）或修飾電極，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑絲。

石墨粉（純度>95%）、硝酸鉍、N，N二甲基甲酰胺（DMF）、CdCl2、Pb（NO3）2均購于國藥集團化學試劑有限公司（上海），純度均為分析純。所用水為超純水（電阻率≥18.25 MΩ·cm，美國Millipore公司超純水儀），0.1 mol/L醋酸緩沖溶液用HAc和NaAc配制，并用0.1 mol/L NaOH或HAc調節pH值。所用試劑均為分析純。

References

1 Chen C， Niu X H， Chai Y， Zhao， H L， Lan， M B. Sens. Actuator B， 2013， 178： 339-342

2 Niu X H， Chen C， Zhao H L， Tang J， Li Y X， Lan M B. Electrochem. Commun.， 2012， 22： 170-173

3 Niu X H， Chen C， Teng Y J， Zhao H L， Lan， M B. Anal. Lett.， 2012， 45： 764-773

4 Garcia F G， Soares B G. Polym Test.， 2003， 22： 51-56

5 Sarzanini C， Bruzzoniti M C， Mentasti E. J. Chromatogr. A， 2000， 884： 251-259

6 Bruzzoniti M C， Andrensek S， Novic M， Perrachon D， Sarzanini C. J. Chromatogr. A， 2004， 1034： 243-247

7 Anderson K， Kizling J， Holmberg K， Bystrom S. Colloid Surf. A， 1998， 144： 259-266

8 Zhao H L， Zhou C X， Teng Y J，Chen C， Lan M B. Appl. Surf. Sci.， 2011， 257： 3793-3797

9 Cresser M S， TorrentCastellet J. Talanta， 1972， 19（11）： 1478-1480

10 Zhang Y， Adeloju S. Talanta， 2008， 74（4）： 951-957

11 Atienza， J.M. Herrero， A. Maquieira， R. Puchades. Crit. Rev. Anal. Chem.， 1992， 23（12）： 1-14

12 Becker， J S， Dietze H J. Spectrochim. Acta B， 1998， 53（11）： 1475-1506

13 NestleN， Baumann T， Wunderlich A， Niessner R. Magn. Reson. Imag.， 2003， 21（34）： 345-349

14 Chereddy N R， Thennarasu S. Dyes Pigments.， 2011， 91（3）： 378-382endprint

15 Yoon S， Albers A E， Wong A P， Chang C J. J. Am. Chem. Soc.， 2005， 127（46）： 160-169

16 Lee C， Wei XD， Kysar J W， Hone J. Science， 2008， 321 （5887）： 385-388

17 Lu C H， Yang H H， Zhu C L，Chen X， Chen G N. Angew. Chem. Int. Ed.， 2009， 48（26）： 47854787

18 Shan C S， Yang H F，Song J F， Han D X， Ivaska A， Niu L. Anal. Chem.， 2009， 81（6）： 2378-2382

19 Wang Y， Li Y M， Tang L H， Liu J， Li J H. Electrochem. Commum.， 2009， 11： 889-892

20 TANG FengJie， ZHANG Feng， JIN QingHui， ZHAO JianLong. Chinese J. Anal. Chem.， 2013， 41（2）： 278-282

唐逢杰， 張 鳳， 金慶輝， 趙建龍. 分析化學， 2013， 41（2）： 278-282

21 Wang B，Chang Y， Zhi L. New Carbon Mater.， 2011， 26（1）： 31-35

22 Chen C M， Yang Q H， Yang， Y G， Lv W， Wen Y F， Hou P X， Wang M Z， Cheng H M. Adv. Mater.， 2009， 21（29）： 3007-3011

23 Chen B， Zhang L， Chen G.. Electrophoresis， 2011， 32（8）： 870-876

24 XU ChunXuan， WU ZhiWei， CAO FengZhi， GAO YingYing. Metallurgical Analysis， 2010， 30（8）： 30-34

許春萱， 吳志偉， 曹鳳枝， 高瀅瀅. 冶金分析， 2010， 30（8）： 30-34

25 Legeai S， Vittori O. Anal. Chim. Acta， 2006， 560： 184-190

26 Sahoo P K， Panigrahy B， Sahoo S， Satpati A， Li D， Bahadur D. Biosens. Bioelectron.， 2013， 43（2）： 293-296endprint