多巴胺在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为

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1、2009年9月韶关学院学报·自然科学Sep.2009第30卷第9期JournalofShaoguanUniversity·NaturalScienceVol.30No.9多巴胺在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为12叶芳，南俊民（1.韶关学院化学与环境工程学院，广东韶关512005；2.华南师范大学化学与环境工程学院，广东广州510006）摘要：采用循环伏安法、微分脉冲伏安法、计时安培法研究多巴胺(DA)在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为，计算得到了多壁碳纳米管修饰电极有效面积Aeff以及DA电化学氧化过程的一些重要参数.实验结果显示，本实验条件下DA在碳纳米管修饰电极上的氧化反

2、应受吸附过程控制.微分脉冲伏安结果显示，催化氧化峰电流与DA浓度在5×10-5-7-8mol/L至5×10mol/L范围内呈良好的线性关系，检出限达4.0×10mol/L(S/N=3).关键词：电化学；多壁碳纳米管；修饰电极；多巴胺中图分类号：O646.54文献标识码：A文章编号：1007-5348（2009）09-0066-05［1］自1991年Iijima用高分辨透射电镜发现碳纳米管以来，由于碳纳米管独特的结构形态，表现出金属或半导体特性，而且由于它具有导电性和完整的表面结构，是一种良好的电极材料，可以明显促进电子的传递，所以碳纳米管作为电极上的一种修饰材料受到广泛关注.近年来

3、，有关碳纳米管修饰电极的研究报［2,3］道逐年增加，主要的应用研究有：抗坏血酸、多巴胺、肾上腺素等生物分子的分离检测，细胞色素c的直［4］［5］［6］接电子转移，硫化氢的电化学检测和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）的电化学氧化等.［7］DA作为人体内一种重要的中枢神经传递物质，即使在生物体内含量微小的变化，都会引起某些疾病，因此对于这些生物体内DA含量的测定以及了解其反应过程，不管是是在神经学方面，还是在相关疾病［8-10］或药物控制方面都有重要的意义.目前有关碳纳米管修饰电极对DA的分析检测方面的研究已有报道，但是关于其反应过程参数计算及过程推断的研究还很少.本文通过不同的电化学

4、方法研究计算得到了DA在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学氧化的一些重要参数，并根据实验结果推断了DA在多壁碳纳米管修饰电极上的一些电化学反应过程.1实验部分1.1仪器与试剂多壁碳纳米管（MWNT）系深圳多维新材料有限公司产品.DA（Aldrich-Sigma公司）、十六烷基磷酸（DHP）及其他实验试剂均为分析纯.所用水均为实验室自制二次蒸馏水.缓冲液为0.05mol/LKH2PO4+0.05mol/LNaOH水溶液（pH=6.0），其pH值分别用0.1mol/LHCl和0.1mol/LNaOH溶液调节.CHI660a电化学工作站（上海辰华仪器有限公司）；KQ-50B超声波清洗器（中国

5、昆山超声）；Prestige-2红外光谱仪（DaoJin，Japan）.实验采用三电极体系：参比电极为饱和甘汞电极（SCE），对电极为铂电极（213型），工作电极为裸玻碳电极和多壁碳纳米管修饰玻碳电极.收稿日期：2009-05-25作者简介：叶芳(1983-)，女，湖北武汉人，韶关学院化学与环境工程学院助教，主要从事电化学修饰电极的研究.第9期叶芳，等：多巴胺在多壁碳纳米管修饰电极上的电化学行为·67·1.2MWNT修饰电极的制备1.2.1玻碳电极预处理：先将玻碳电极在金相砂纸上打磨；再用0.5μm粒度的α-Al2O3在麋皮布上抛光至镜面，然后依次在无水乙醇、丙酮、HNO3（1∶1

6、）和蒸馏水中分别超声清洗3min，其后在0.1mol/LNaOH于1.2V［11］电位下活化3min.1.2.2MWNT修饰电极的制备：MWNT在浓HNO3中磁力搅拌20h，真空抽滤并洗至中性后于100℃下恒温［11］干燥，以纯化MWNT并除去上面的金属离子.然后将纯化后的2.5mgMWNT和5mgDHP中加5mL二次蒸馏水，超声分散30min，得MWNT分散液，滴加该分散液8μL于处理好的裸玻碳电极表面，红外灯下干燥，即得实验所用MWNT修饰玻碳电极.2结果与讨论2.1MWNT修饰电极的电化学性质图1为MWNT修饰电极在0.05mol/LKH2PO4缓冲溶液（pH=6.0）中的循

7、环伏安图.可见MWNT修饰电极在-0.2～0.2V电位之间有一对氧化还原峰（图1a），这表明酸处理的MWNT表面可能有新的基团生成.与裸玻碳电极相比（图1b），背景电流明显增大，这是因为修饰上碳纳米管后增大了电极有效面积的缘故.通过红外光谱对电极过程中起电极反应的基团进行表征.从固体MWNT的显微傅立叶变换红外光谱图-1-1-1（图2）上发现：在1680cm、1550cm和1400cm处出现吸收峰，说明纯化后的碳纳米管表面存在－COOH和－COO-，表明在MWNT膜表