三維多孔碳納米材料用于煙用紙張中五氯苯酚的測定方法研究

朱翔，汪宣，徐繼俊，徐文君，沈建敏，藍閩波，趙紅莉

三維多孔碳納米材料用于煙用紙張中五氯苯酚的測定方法研究

朱翔1，汪宣1，徐繼俊1，徐文君1，沈建敏1，藍閩波2，趙紅莉2

（1.上海煙草包裝印刷有限公司 技術中心，上海 200137；2.華東理工大學，上海 200237）

建立煙用紙張中五氯苯酚（PCP）的快速電化學測定方法。基于沸石咪唑酯骨架（ZIF）的ZIF–8、ZIF–67具有相同的晶胞參數和同構性，以ZIF–8@ZIF–67為模板制備三維納米多孔碳（NGPC）。利用NGPC的高比表面積以及優異的電子傳遞效率構建的傳感器（記作NGPC/SPCE）對PCP具有很好的響應。在0.86 V的檢測電位下，NGPC/SPCE具有較高的靈敏度（2.452 μA·cm?2·L·mg?1）。傳感器對PCP的檢測具有良好的選擇性。傳感器對PCP檢測具有較好的準確度和精密度。3個濃度梯度的回收率為95.7～98.6；6次測試結果的相對標準偏差為2.07%。傳感器對PCP的檢測具有較好的長期穩定性。同一傳感器連續檢測25 d后，仍保持原先88.1%的響應。文中構建的傳感器適用于對煙用紙張中PCP的檢測，并能獲得理想的檢測結果。

煙用紙張；三維多孔碳納米材料；電化學傳感器；五氯苯酚；檢測/監測

五氯苯酚（PCP）被列為新型持久性污染物，它不僅具有長期殘留性、生物蓄積性和生物毒性，對環境也具有破壞性[1]，因此，眾多國家對PCP的使用做出了嚴格限制[2]。（EU）2021/277規定PCP及其鹽和酯類在物質、混合物或成品中含量不高于5 mg/kg；中國生態紡織標準和國際生態紡織協會的oeko–tex標準100附錄4均對紡織品中的PCP殘留量規定了不得超過0.5 mg/kg（嬰幼兒用品不得超過0.05 mg/kg）的限量；國際生態紡織協會的oeko–tex標準100附錄6對紡織品中的PCP殘留量規定了不得超過0.25 mg/kg（嬰幼兒用品不得超過0.05 mg/kg）的限量。除國家標準外，不同行業對PCP的使用也有嚴格的管控要求。煙草行業規定，內襯紙等紙張中PCP含量不得高于0.15 mg/kg；家具行業對可接觸的實木部件中PCP的限量不得高于5 mg/kg，嬰童家具中的紡織品、皮革的PCP在限量不得高于0.05 mg/kg，在其他家具中不得高于0.5 mg/kg；紡織品行業規定紡織品中的PCP殘留量規定了不得超過0.5 mg/kg（嬰幼兒用品不得超過0.05 mg/kg）的限量。

相較于光學、免疫學、色譜法等，電化學法具有分析快速（幾秒～幾分鐘）、簡單，易于小型化（如已經商業化的家用血糖測試儀），成本低廉，適用在各種環境下的現場分析檢測等特點。然而，五氯苯酚直接用于電化學檢測也有一定的缺陷，比如靈敏度較低、檢測限較高等，因此，需要引入新的技術提高電化學檢測的性能[3-6]。朱翔等[7]利用還原石墨烯（rGO）修飾的絲網印刷碳電極（SPCE）對PCP進行檢測。該研究中rGO的合成方法較為簡單，且不引入其他貴金屬材料，檢測成本較低，但rGO的催化性能有限，造成傳感器的靈敏度較低（僅為0.933 6 μA·cm?2·L·mg?1），需要尋找更高效的催化材料對PCP進行檢測；封亞輝等[8]利用二氧化錳（MnO2）納米棒對五氯苯酚進行催化性能研究，該材料利用Mn4+作為催化中心，因此具有較高的催化活性。然而，該研究需要在pH=7的Tris?HCl緩沖溶液中進行，對實際樣品的檢測具有一定的局限性。鄧文明等[9]利用超薄氮化碳構建了PCP高靈敏的電化學傳感器，該傳感器具有較寬的線性范圍（3.1×10?7～1.1×10?4mol/L）以及較低的檢出限（100 nmol/L）。然而超薄氮化碳的制備過程耗時長、操作復雜，不僅材料的剝離時間耗時4 h，不同的剝離時間和剝離環境還對材料的形貌和性能都有較大影響，因此，需要尋找更高效的催化材料、更簡便的材料制備過程、更普適的檢測環境，以滿足復雜基質中PCP的高效、綠色檢測。

多孔碳材料因其比表面積大、穩定性高、導電性能優異等特點受到眾多領域的廣泛應用[10-14]。楊尚梅[15]利用生物質碳/石墨烯復合多孔碳材料制備超級電容器，由于該復合材料具有相對較高的石墨化程、較少的結構缺陷以及三維孔狀結構，當電流密度為0.5 A/g時，電容器的比電容達到了180 F/g，并表現出良好的電容行為。趙桂香等[16]利用了氮硫共摻雜多孔碳制備高硫負載量的鋰硫電池，進而在一定程度上抑制了穿梭效應。當電流密度從3 350 mA/g恢復至167.5 mA/g時，可逆容量達到首圈放電比容量的80%，幾乎恢復至其初始值，該材料作為電池正極材料時表現出了良好的循環穩定性和倍率性能。

多孔碳材料種類繁多，對孔道結構的設計難易程度差別很大，導致有些材料的合成步驟過于復雜。眾所周知，孔道的調控手段及其結構決定了合成后材料的性能，因此，需要利用材料活化、雜原子摻雜、缺陷工程和不同材料結構復合等手段對多孔碳納米材料的孔隙、組成和電子結構等進行改性，以達到滿意的結果[17-18]。其中，沸石咪唑酯骨架（ZIF）由于具有孔可調性、熱/化學穩定性等優點，常作為多孔碳材料的制備前體物。其中，ZIF–8雖然含氮量高、比表面積大、活性位點多，但導電性能制約著它在電化學中的應用。經研究者發現，與ZIF–8同構的ZIF–67，由于材料內鈷離子的催化作用可改善材料的導電性能，但與ZIF–8材料相比缺失了高含氮量和大比表面積。文中結合上述2種材料優勢，設計制備了ZIF–8@ZIF–67雙基碳材料，不僅保留了ZIF–8材料高的含氮量和豐富的活性位點，另一方面通過ZIF–67材料的高度石墨化，增強復合材料的導電性能。通過經進一步煅燒和酸處理得到三維氮摻雜多孔納米碳材料NGPC，將NGPC材料修飾到SPCE上，構建用于檢測PCP的NGPC/SPCE電極，評價其檢測性能并應用于卷煙包裝紙中PCP的檢測。該方法具有準確度好、靈敏度高、選擇性好等優點，有望應用于缺乏專業儀器的場地進行PCP的檢測/監測[19-20]。

1 實驗

1.1 材料與儀器

主要材料：五氯苯酚（PCP，純度為97%，Sigma–Aldrich Co., USA），由此樣品配制成不同濃度PCP溶液用于檢測，并于4 ℃避光保存。二甲基咪唑（MeIm）、硝酸鈷（Co(NO3)·6H2O），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；磷酸二氫鉀（KH2PO4）、磷酸氫二鉀（K2HPO4）、氯化鉀（KCl）、鐵氰化鉀（K3[Fe(CN)6]）、亞鐵氰化鉀（K4[Fe(CN)6]），國藥集團化學試劑有限公司；乙酸乙酯，色譜純，上海星可高純溶劑有限公司；甲苯（AR）、硫酸（GR）、鹽酸（質量分數為36%～38%）、甲醇（AR），上海泰坦科技股份有限公司；1,2–二氯苯（純度為99.5%），上海安譜實驗科技股份有限公司；氯化鋰（LiCl）、硫酸銅（CuSO4）、硝酸鋅（Zn(NO3)2·6H2O），上海凌峰化學試劑有限公司；Nafion?117溶液（質量分數為5%，乙醇和水）；其他所用試劑均為分析純，未經進一步純化；所有實驗用水均為超純水（18.2 MΩ·cm）。

主要儀器：半自動絲網印刷機（WY–400P，上海網誼絲印油墨有限公司）；電化學工作站（CHI1040B，上海辰華儀器有限公司）；透射電子顯微鏡（TEM，JEM–1400，JEOL）；能譜儀（EDS，Falcon，EDAX）；拉曼光譜儀（Raman，Magna–IR550，USA）；轉靶X射線多晶衍射儀（XRD，D/MAX–2550，Rigaku Co., Japan）；X射線光電子能譜（XPS，ESCALAB–250Xi，Thermo–Fisher，USA）；電子天平（ML 204，Mettler Toledo）；離心機（H1850R，長沙湘儀離心儀器有限公司）；超純水制備機（上海和泰儀器有限公司）；數控超聲波清洗器（KQ–100DA，昆山市超聲儀器有限公司）；真空管式爐（40 nm×800 nm，上海微爐行業有限公司）；真空干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）。

1.2 電極修飾材料的制備

氮摻雜多孔碳（NPC）的制備過程：稱取1.68 g硝酸鋅、3.7 g二甲基咪唑溶于80 mL甲醇溶液中，室溫下機械攪拌24 h，甲醇清洗3遍后80 ℃真空干燥；在N2氛圍下，將干燥后的ZIF–8置于管式爐中，以5 ℃/min 的升溫速率升至900 ℃，恒溫煅燒2 h，自然冷卻后得到NPC（Zn–NPC）；取30 mL質量分數為10%的HCl與Zn–NPC反應1 h以除去殘留的鋅組分；純水洗滌3遍，真空干燥后得到產物NPC[20]。

石墨化多孔碳（GPC）的制備過程：分別稱取0.45 g硝酸鈷和5.50 g二甲基咪唑溶于20 mL和3 mL甲醇溶液中，室溫下機械攪拌24 h；甲醇清洗3遍后80 ℃真空干燥；在N2氛圍下，將上述制備的ZIF–67 置于管式爐中，以5 ℃/min 的升溫速率升至900 ℃，恒溫煅燒2 h，自然冷卻后得到GPC（Co–GPC）；取30 mL質量分數為0.5%的硫酸與Co–GPC在80 ℃下反應24 h以除去鈷納米粒子，純水洗滌3遍，真空干燥后得到產物GPC[21]。

氮摻雜石墨化多孔碳（NGPC）的制備過程：分別稱取1.60 g硝酸鋅、0.078 g硝酸鈷和3.70 g二甲基咪唑各溶于40、40、80 mL甲醇溶液中，室溫下攪拌24 h，之后用甲醇洗3遍，80 ℃真空干燥后得到產物ZIF–8@ZIF–67；將ZIF–8@ZIF–67置于N2保護下的管式爐中，以5 ℃/min 的升溫速率燒至900 ℃，并恒溫2 h，自然冷卻后得到摻鋅、鈷納米粒子的NPC（Zn, Co–NPC）；取30 mL質量分數為0.5%的硫酸與Zn, Co–NPC在80 ℃下反應24 h以除去鋅、鈷納米粒子，純水洗滌3遍，真空干燥后得到產物NGPC[22]。

1.3 絲網印刷碳電極的制備

絲網印刷碳電極（SPCE）包括基板為PET板、導電銀層、碳工作層和絕緣層。具體制備過程：在PET基底上印刷導電銀漿，在120 ℃烘箱內熱固化40 min；印刷導電碳漿形成碳工作層，在71 ℃下熱固化30 min；印刷絕緣油墨覆蓋中間導電部分，在80 ℃下熱固化10 min。

1.4 修飾電極的制備

分別稱取2 mg上述合成的3種材料NPC、GPC、NGPC，分散于體積比為1∶3的乙醇?水溶液中，得到2 mg/mL的混合均勻溶液，取出8 μL滴在活化過的絲網印刷碳電極上，置于干燥器中干燥。然后在電極表面滴加2 μL質量分數為5%的Nafion溶液，室溫下進行干燥，得到所需的修飾電極，分別記作NPC/SPCE、GPC/SPCE、NGPC/SPCE。

1.5 電化學檢測

采用三電極系統進行電化學檢測：修飾電極為工作電極，鉑絲為對電極，飽和的銀/氯化銀（Ag/AgCl、3 mol/L KCl）為參比電極。電化學交流阻抗（EIS）主要用于分析不同材料修飾的電極的導電性能；循環伏安法（CV）主要用于電極對分析物的定性檢測；計時電流法（I?t）主要用于優化實驗參數、定量檢測以及對該電極進行抗干擾性、穩定性、重復性等測試。

1.6 煙用紙張樣品的制備

將煙用紙張剪成約0.5 cm×0.5 cm的碎片，混合均勻，置于干凈的密封袋中待用。準確稱取1.0 g待測試樣，加入40 mL甲醇，超聲提取30 min；靜置5 min，移取適量萃取液于離心管中，以5 000 r/min的速率離心5 min；移取1 mL上清液，經0.22 μm有機相濾膜過濾得檢測樣品液。

2 結果與討論

2.1 材料的合成與表征

圖1為所合成材料的TEM圖，圖1a—c分別對應合成的ZIF–8、ZIF–67、ZIF–8@ZIF–67 3種材料。圖1中表明，3種材料的形貌為大小均勻的菱形十二面體，與文獻報道一致[23]。圖1d—f為3種材料經煅燒并酸處理后的產物NPC、GPC、NGPC，表明煅燒后3種產物的形狀未改變，并形成了褶皺和多孔結構。這是因為高溫煅燒和酸處理的過程導致有機配體的碳化和材料骨架的些微坍塌而形成褶皺；此外，對ZIF材料直接煅燒可形成多孔結構。

圖2a為NPC、GPC、NGPC 3種材料的XRD圖，其衍射峰值與文獻報道中的一致，表明它們擁有相同的晶胞數[24]。從NPC的譜圖中發現在2的值為25°和44°處有2個寬的衍射峰，歸屬于納米碳材料中的（002）、（101）衍射，其中較弱的（002）衍射峰表明NPC的石墨結晶度較低[25-26]。GPC、NPGC在（002）的衍射峰值為26°，表明形成了更高的石墨化，這是由于2種材料的反應前驅體中均存在鈷離子，經高溫煅燒后形成結合碳前體的Co納米顆粒，誘發形成石墨化，且GPC石墨化的程度大于NGPC的[27]。

圖1 6種材料的TEM表征圖

圖2 3種材料的XRD表征圖和Raman表征圖

用拉曼光譜來研究碳材料的結構，從圖2b中可以看出3種材料均在1 350、1 580、1 580 cm?1左右出現了特征峰，分別對應D峰、G峰和2D峰[28]。其中，D的峰強度與碳材料中缺陷程度和無定型狀態有關；G的峰強度與碳材料中石墨烯的片層厚度有關；2D峰由石墨烯的區域邊界聲子震動產生，其峰值隨著材料中晶格缺陷程度的增加而減小[27]。3種材料均在G峰和2D峰位置出現肩峰，表明它們存在石墨化結構；此外，GPC、NGPC在2D峰處肩峰明顯，表明具有較高的石墨化程度[29]，且GPC的程度大于NGPC的；而NPC由于材料中豐富的缺陷位點導致肩峰的衰減，該峰值的降低是由此原因導致，與XRD的結果一致。利用D/G的比值來進一步判斷碳材料的缺陷程度。NPC、GPC、NGPC 3種材料的D/G比值分別為1.95、0.98、1.5，表明NPC擁有最多的活性缺陷位點。綜上，所合成的NGPC既具有豐富的活性位點，又有良好的導電性能[30]。

2.2 NGPC/SPCE的電化學性能表征

CV掃描技術以及EIS技術進行修飾電極的導電性表征。圖3a是將3種修飾電極置于5 mL濃度為5 mmol/L的Fe(CN)63?/4?（含0.1 mol/L KCl）溶液中，進行循環伏安掃描（電位窗口為?0.2 ～0.8 V，掃速為50 mV/s）。圖3中表明，NGPC/SPCE電極的陽極和陰極電流最大，該電流值越大，表明電子傳遞速率越快，電極的導電性能越好，因此，NGPC/SPCE修飾電極的導電性最佳。這表明結合了2種材料優點的復合材料NGPC極大地增強了電極的導電性能。此外，3種電極NPC/SPCE、GPC/SPCE、NGPC/SPCE的電化學阻抗（EIS）結果見圖3b。NPC/SPCE、GPCE/SPC和NGPC/SPCE電極的et分別為121.2、315.2和85.99 Ω，表明復合材料的導電性能最為優異，這是由于NGPC材料結合了GPC的高度石墨化特性以及NPC/SPCE的多活性缺陷位點，提高了導電性能，這一結論與它們在鐵氰化鉀溶液中的CV掃描結果一致。

圖3 3種傳感器在濃度為5 mmol/L的[Fe(CN)6]3?/4?溶液中的循環伏安和電化學阻抗

2.3 PCP的定性檢測

使用NGPC/SPCE電極定性檢測五氯苯酚。圖4比較了NGPC/SPCE在有無PCP時的循環伏安行為。圖4中0 V左右的還原峰歸屬于絲網印刷碳電極典型的碳峰。當溶液中加入4 mg/L的PCP后，在0.7～0.9 V電位內出現一個明顯的氧化峰，表明制備的復合電極NGPC/ SPCE對PCP具有很好的響應，能對PCP進行檢測。

2.4 條件優化及PCP的定量檢測

在用NGPC/SPCE電極定量檢測PCP前對電極的檢測電位和緩沖溶液的pH值進行優化。

圖4 NGPC/SPCE在0.1 mol/L磷酸緩沖溶液（pH為6.0）中循環伏安圖

注：電位窗口為?0.6～1.0 V；掃速為50 mV/s；PCP質量濃度為4 mg/L。

首先，對NGPC/SPCE電極的檢測電位進行優化。從圖5的PCP氧化峰電位附近進行電位選擇，在0.70、0.74、0.78、0.82、0.86、0.90 V 6種電位下利用I–t技術測定PCP，結果見圖5a。NGPC/SPCE修飾電極對PCP的響應電流呈現先增大后減小的趨勢，并在電位值為0.86 V時達到電位峰值，因此，PCP的最優檢測電位為0.86 V。

接著，對緩沖溶液PBS的pH值進行優化。選取4.0、6.0、7.0、8.0、10.0的5種不同pH值濃度為0.1mol/L的PBS緩沖溶液作為電解質溶液，使用I–t技術檢測PCP的響應，得到結果見圖5b。隨著緩沖溶液pH值的逐漸增大，NGPC/SPCE電極對PCP的響應電流表現出先增大后減小的趨勢，并在pH值為8.0時達到最大值。其原因是此pH條件下，五氯苯酚部分以苯氧負離子的形式存在，部分以分子形式存在；材料中豐富的活性位點有助于吸附五氯苯酚分子；材料中大量的氮原子對苯氧負離子產生靜電吸附作用，導致該材料表面有大量的五氯苯酚。綜上所述，后續實驗使用0.86 V作為檢測電位，0.1 mol/L的PBS（pH 8.0）溶液作為檢測環境。

在最優的實驗條件下，對五氯苯酚進行定量檢測，在0.1 mol/L PBS（pH 8.0）中，連續加入不同質量濃度PCP（0.2、0.4、0.7、1.0、1.6、2.2、4.2、6.2、9.2、12.2、16.2、22.2、30.2 mg/L）所產生的計時電流響應（檢測電位為0.86 V vs. Ag/AgCl）的結果見圖6a。隨著五氯苯酚濃度的增大，該傳感器產生的氧化電流隨之增大，且響應時間小于5 s。對五氯苯酚的濃度與其響應電流大小進行擬合（見圖6b），標準曲線為2段線性，其中第1段范圍為2.2～30.2 mg/L，第2段范圍為0.2～2.2 mg/L，該傳感器在此線性范圍內的靈敏度為2.452 μA·cm?2·L·mg?1，對應的檢測限為0.010 mg/L（/=3）。

圖5 NGPC/SPCE傳感器的電位優化及pH優化圖

圖6 NGPC/SPCE傳感器的計時電流響應及響應電流與PCP之間的關系曲線

如表1所示，與其他一些PCP傳感器相比，NGPC/SPCE傳感器比利用rGO構建的PCP傳感器具有更高的靈敏度；NGPC/SPCE傳感器比利用MnO2構建的傳感器具有更低的檢出限，適合于樣品中低殘留的PCP檢測；NGPC/SPCE傳感器比利用介孔二氧化硅復合材料構建的傳感器具有更寬的線性范圍，滿足不同濃度樣品的檢測。

結果表明NGPC/SPCE電極能夠實現對五氯苯酚的良好檢測，原因在于：NGPC/SPCE電極的多孔結構和豐富的活性位點，具有富集作用，可提高傳感器響應電流大??；NGPC/SPCE的電活性面積大，為五氯苯酚的氧化提供更大的反應界面；NGPC/SPCE電極導電性能好，有利于促進五氯苯酚與電極界面處的電子流動，從而提高氧化反應的速率。

2.5 電極抗干擾性、重復性、穩定性評估

使用200 mg/L的LiCl和CuSO4溶液，1 mg/L的1,2–二氯苯溶液、乙酸乙酯、甲醇和甲苯進行干擾測試。結果見圖7，加入其他干擾物質時，電流并無明顯變化，說明這些干擾物質沒有對五氯苯酚的檢測產生干擾，因此，該電極具有較好的抗干擾能力。

表1 不同傳感器對PCP的檢測性能比較

Tab.1 Comparison of analytical performance of various sensors for PCP sensing

圖7 NGPC/SPCE對不同物質的I–t圖

選取6根同一批次的NGPC/SPCE電極作為工作電極，連續加入3次質量濃度為0.5 mg/L的PCP，得到對應的電流響應。由圖8可知，這6根電極的響應電流大小差別不大，相對標準偏差為2.07 %，表明NGPC/SPCE電極材料擁有良好的重復性。

圖8 6根NGPC/SPCE 對PCP（0.5 mg/L）的電流響應

使用計時電流技術，記錄同一根NGPC/SPCE修飾電極每隔2 d對PCP（0.5 mg/L）進行測試的結果，見圖9。在25 d后，該電極對五氯苯酚的響應電流值仍保持在原先的88.1%，表明該傳感器具有良好的長期穩定性

2.6 實際樣品的加標回收實驗

取包裝提取液混合液5 mL，向其中加入0.2、0.4、0.6 mg/L的PCP溶液，使用I–t技術記錄NGPC/SPCE對PCP的響應電信號，所得回收率分別為96.5%、95.7%和98.6%，對應的相對標準偏差為4.9%、3.1%和6.4%。表2的結果表明該方法具有較高的準確度，能用于實際樣品中對PCP的檢測。

圖9 NGPC/SPCE在不同存儲天數下對PCP（0.5 mg/L）的電流響應

表2 NGPC/SPCE在含有卷煙包裝紙提取液中對PCP檢測的加標回收率

Tab.2 Spiked recovery of NGPC/SPCE for PCP determination in extracts containing cigarette wrappers

3 結語

文中通過一步法合成雙金屬ZIF–8@ZIF–67，經過高溫煅燒和酸處理將金屬有機框架碳化為多孔三維碳材料NGPC，構建了用于測定五氯苯酚的電化學傳感器NGPC/SPCE。基于該復合材料NGPC的多孔結構、豐富的活性位點和良好的導電性能，NGPC/SPCE電極實現了對五氯苯酚的高靈敏度檢測；此外，它還具有良好的重復性、長期穩定性以及抗干擾能力。該傳感器比rGO傳感器具有更高的靈敏度；比利用MnO2構建的傳感器具有更低的檢出限，對于低濃度PCP檢測具有較大優勢；比利用介孔二氧化硅復合材料構建的傳感器的線性范圍寬，適用于不同產品中五氯苯酚的檢測。

今后基于納米技術的PCP傳感器需要選擇電子傳遞效率更高的材料，比如多孔材料、具有高選擇性的生物基材料、多種復合材料等。同時，在設計傳感器材料時應該更注重材料的綠色、環保、可循環屬性，這不僅需要在減少材料合成過程中的溶劑使用量，還需使用綠色環保的原材料進行納米材料的制備。此外，為提高傳感器制備過程的自動化、精細化、個性化程度，可引入3D打印技術替代傳統傳感器的制備過程，所制造的傳感器批次間差異性將進一步降低，各部件的精密度將更高，同時通過CAD、AI等軟件設計的傳感器可直接進行打印，過程更具多樣性和選擇性。

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Determination of Pentachlorophenol in Cigarette Paper Using Three-dimensional Porous Carbon Nanomaterials

ZHU Xiang1,WANG Xuan1,XU Ji-jun1,XU Wen-jun1,SHEN Jian-min1,LAN Min-bo2,ZHAO Hong-li2

(1. Technical Center of Shanghai Tobacco Packaging Printing Co., Ltd., Shanghai 200137, China; 2. East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China)

The work aims to develop a rapid electrochemical determination method of pentachlorophenol (PCP) in cigarette paper. Based on the same unit cell parameters and isomorphism of ZIF-8 and ZIF-67, the three-dimensional nanoporous carbon (NGPC) was prepared with ZIF-8@ZIF-67 as a template. Considering the advantage of the large specific surface area and high electron transfer efficiency of NGPC, the constructed sensor (named NGPC/SPCE) had a good response to PCP. At the detection potential of 0.86 V, the sensor had a high sensitivity (2.452 μA·cm?2·L·mg?1) with good selectivity. Besides, the sensor possessed good accuracy and precision for detection of PCP. The recovery results of the three concentration gradients were between 95.7%-98.6%. Additionally, the relative standard deviation of the six consecutive test results was 2.07%. The sensor had good long-term stability for detection of PCP. After 25 days of continuous detection, the sensor can still maintain 88.1% of the initial sensitivity. Thus, the sensor developed in the work is suitable for detection of PCP in cigarette paper with a satisfactory result.

cigarette paper; three-dimensional porous carbon nanomaterials; electrochemical sensor, pentachlorophenol; determination/monitoring

TB487

A

1001-3563(2023)03-0224-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.028

2022–06–20

上海煙草集團有限責任公司科技項目（K2017–001）；上海煙草包裝印刷有限公司科技項目（K2021–006）

朱翔（1989—），男，博士，工程師，主要研究方向為煙草包裝材料質量安全、納米材料合成制備及應用。

責任編輯：曾鈺嬋