韓 慧, 李錦州，孫仁霞

（哈爾濱師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150025）

聚吡咯-酰基吡唑啉酮復(fù)合膜修飾玻碳電極測定酚磺乙胺的研究*

韓 慧, 李錦州**，孫仁霞

（哈爾濱師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150025）

報(bào)道了一種新型聚吡咯-?；吝蜻獜?fù)合膜修飾玻碳電極（Ppy/HPMαFP/GCE）對酚磺乙胺(ETH)電化學(xué)性質(zhì)及其反應(yīng)機(jī)理的研究。酚磺乙胺的電化學(xué)性質(zhì)檢測運(yùn)用循環(huán)伏安法和脈沖伏安法。實(shí)驗(yàn)表明，與裸GCE和Ppy/GCE相比，Ppy/HPM αFP/GCE修飾電極對酚磺乙胺有良好的催化作用。聚吡咯與酰基吡唑啉酮產(chǎn)生了協(xié)同增效作用。在pH=5.5的磷酸鹽(PBS)緩沖溶液中，該修飾電極測試ETH的CV曲線于0.35V和0.4V出現(xiàn)一對靈敏的氧化還原峰，峰電位差△Ep較裸玻碳電極降低510mV，比Ppy修飾電極降低100mV，峰電流顯著增加。在最佳條件下, 氧化峰電流與ETH濃度于2.0×10-6～1.0×10-4mol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，檢出限為6.0×10-7mol·L-1。

聚吡咯；?；吝蜻?；酚磺乙胺；修飾電極

Abstract:In this paper,a novel voltammetric method using poly-pyrrole and acyl-pyrazolone composite film modified glassy carbon electrode(Ppy/HPMαFP/GCE)was developed for studying the electrochemical behavior and reaction mechanism of ethamsylate.The electrochemical parameters of ethamsylate were investigated by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry.Compared to the bare GCE and Ppy/GCE,the Ppy/HPMαFP/GCE showed an excellent electro-catalytical effect on the oxidation of ethamsylate with significant increase in the peak current.The above results indicated that a synergistic effect was existed between poly-pyrrole and HPMαFP.According to the experiment,In PBS buffer solution with a pH of 5.5,a pair of sensitive redox peaks with Epa=0.40V,Epc=0.35V(vs.SCE)was obtained on the PPy／HPMαFP modified electrode.The difference of peak potentials(△Ep)was 510mV which was lower than on bare glassy carbon electrode,and about 100mV lower than on Ppy modified electrode.Meanwhile,the peak current markedly increased.Under the optimum conditions,linear calibration curve was obtained in the concentration range of 2.0×10-6～1.0×10-4mol·L-1.The detection limit was 6.0×10-7mol·L-1.Key words:Poly-pyrrole;acyl-pyrazolone;ethamsylate;modified electrode

前 言

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)均在CHI 650A電化學(xué)工作站(上海辰華儀器公司，上海)上完成。采用三電極系統(tǒng)：飽和甘汞電極(SCE)為參比電極、鉑電極為對電極、?；吝蜻?/聚吡咯修飾電極（HPMαFP/Ppy/GCE）(d=4mm)為工作電極。所有電位均相對于飽和甘汞電極。

吡咯(pyrrole簡寫py，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)；HPMαFP按文獻(xiàn)[12]方法合成，以無水乙醇為溶劑配成濃度為1.0×10-2mol·L-1的溶液，備用；酚磺乙胺 (天津市大茂化學(xué)試劑廠)溶于水配制成1.0×10-3mol·L-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，用時(shí)稀釋至所需濃度；磷酸鹽緩沖溶液為 0.1 mol·L-1NaH2PO4和Na2HPO4兩種溶液混合而成。其它試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。實(shí)驗(yàn)溫度為25±0.2℃。1.2 修飾玻碳電極的制備

電極預(yù)處理：玻碳電極使用前先用Al2O3拋光成鏡面，然后依次用蒸餾水、HNO3(1∶1)、乙醇沖洗，干燥。

修飾電極的制備：在三電極體系中，在0.1 mol·L-1PBS(pH=3.0)+0.1 mol·L-1py溶液中以 0.25V·s-1的掃速于-0.1～0.7 V之間循環(huán)掃描20圈即得Ppy修飾電極，構(gòu)建Ppy/HPMαFP/GC電極是在干燥的Ppy/GC電極表面滴加適量的HPMαFP所得。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

將三電極體系浸入含一定濃度的酚磺乙胺的磷酸鹽緩沖溶液中，于-0.1～0.8 V電位之間進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，掃描速度為100 mV·s-1。伏安掃描前需通入高純度N2約3 min。

2 結(jié)果與討論

2.1 酚磺乙胺在Ppy/HPMαFP/GCE上的電化學(xué)行為

CEA正常范圍：0～10×103 ng·L-1；CA19-9正常范圍：0～37×103 ng·L-1；CA15-3正常范圍：0～35×103 ng·L-1；NES正常范圍：0～16×103 ng·L-1。

在磷酸鹽的緩沖溶液為支持電解質(zhì)的溶液中，加入酚磺乙胺（1×10-3mol·L-1）儲(chǔ)存液，分別以裸GCE、Ppy/GCE及Ppy/HPMαFP/GCE為工作電極,對酚磺乙胺進(jìn)行電化學(xué)檢測。如圖1所示。由圖可見：在100 mV·s-1掃速下，酚磺乙胺在裸GCE體系（a）的氧化峰電位與還原峰電位相差560mV，Ppy/GCE體系（b）的氧化峰電位與還原峰電位相差180mV，氧化峰電流增大，峰電位負(fù)移了130mV。而Ppy/HPMαFP/GCE（c）的氧化峰電位與還原峰電位相差50mV，相應(yīng)峰電流比Ppy/GCE增大了2倍，表明在酚磺乙胺氧化還原反應(yīng)過程中HPMαFP和Ppy都能夠加快檢測分子氧化的電子轉(zhuǎn)移速率，對其有明顯的電化學(xué)催化作用。

圖1 1×10-4mol·L-1酚磺乙胺在pH 5.5 PBS緩沖溶液中的循環(huán)伏安圖，工作電極分別為(a)裸GCE(b)Ppy/GCE(c)Ppy/HPMαFP/GCE，掃描速度100 mV·s-1Fig.1 Cyclic voltammograms of 1×10-4mol·L-1ethamsylate on(a)bare GCE(b)Ppy/GCE and(c)Ppy/HPMαFP/GCE in 0.10 mol·L-1phosphate buffer(pH=5.5).Scan rate:100 mV·s-1

2.2 實(shí)驗(yàn)條件

2.2.1 溶液pH值的影響

分別研究了 1.0×10-4mol·L-1在 HAc-NaAc、NH4Cl-NH3·H2O、PBS、KCl-HCl中循環(huán)伏安行為，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)ETH在磷酸鹽電解質(zhì)溶液中氧化峰電流最大，峰形最好。溶液pH值對ETH的電化學(xué)行為影響較大。ETH的氧化峰電位隨pH值的增大明顯負(fù)移。pH＝3.5～5.5范圍內(nèi)，氧化峰電位與pH值之間存在良好的線性關(guān)系，其線性方程為：Epa=0.719-0.058pH,(r=0.9959)，線性斜率為58 mV/pH，表明此電極反應(yīng)為電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等的反應(yīng)。根據(jù)方程Ep=k-2.303RTm/nF[13]，△Ep=59mV/n，可判斷 n=2，與文獻(xiàn)一致。由此可確定電極反應(yīng)過程中有2個(gè)質(zhì)子參加電極反應(yīng)，傳遞電子數(shù)為2。酚磺乙胺在Ppy/HPMαFP/GCE電極表面上進(jìn)行的電化學(xué)氧化反應(yīng)推導(dǎo)如圖1:

圖1 酚磺乙胺反應(yīng)機(jī)理Fig.1 The reaction mechanism for ethamsylate

檢測峰電流隨pH值增大而增大，在pH=5.5達(dá)到最大值，而后隨pH值的增大而降低。實(shí)驗(yàn)選擇pH=5.5的磷酸鹽電解質(zhì)溶液作為測試底液。

2.2.2 修飾量的影響

聚吡咯膜可通過循環(huán)伏安法將吡咯聚合至玻碳電極上。電聚合修飾膜時(shí)，可通過改變循環(huán)安伏掃描圈數(shù)來改變復(fù)合膜的厚度，制備不同膜厚度的修飾電極，在通常情況下，隨循環(huán)伏安掃描圈數(shù)的增加，復(fù)合膜厚度隨之增加，但掃描次數(shù)增加過多也可能引起修飾膜層的缺陷，不利于修飾電極對酚磺乙胺的電化學(xué)響應(yīng)。不同用量的HPMαFP對酚磺乙胺氧化還原峰電流也有影響。隨著HPMαFP用量的增加，氧化峰電流增加，當(dāng)用量超過0.5 μL時(shí)，峰電流明顯降低，表明隨著電極表面覆蓋復(fù)合膜量的增加，對酚磺乙胺的催化作用越明顯，當(dāng)修飾量過多時(shí)，酚磺乙胺的氧化還原峰電流降低。不利于聚吡咯和?；吝蜻g的協(xié)同增效作用，這可能是由于太多的分散液，一方面會(huì)阻礙酚磺乙胺的電子傳遞，另一方面，膜的導(dǎo)電性會(huì)降低。故本實(shí)驗(yàn)選擇制備Ppy修飾電極聚合循環(huán)伏安次數(shù)為20圈為最佳掃描圈數(shù)，0.5 μL HPMαFP為最佳修飾量。

2.2.3 掃描速度對峰電流的影響

在已選最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，20～250 mV·s-1范圍內(nèi)進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，實(shí)驗(yàn)結(jié)果(圖2)表明，隨著掃描速度的增加，酚磺乙胺的氧化峰電位向正方向移動(dòng)，還原峰電位向負(fù)方向移動(dòng)，同時(shí)氧化峰電流（Ipa）和還原峰電流（Ipc）與掃描速度平方根呈良好的線性關(guān)系，線性方程式為：

可判斷酚磺乙胺的電極過程為擴(kuò)散控制的反應(yīng)。

圖2 2×10-4mol·L-1ETH在pH 5.5磷酸鹽緩沖溶液中,掃描速度(20～250 mV·s-1)與酚磺乙胺的的峰電流I(a-Ipa,b-Ipc)的關(guān)系Fig.2 Relation between peak current(a-Ipa,b-Ipc)and the scan rate of 2×10-4mol·L-1ETH in 0.10 mol·L-1phosphate buffer(pH=5.0),scan rate range:20～250 mV·s-1.

2.2.4 線性范圍、重現(xiàn)性及穩(wěn)定性和檢出限

在選定底液條件下，不同濃度的ETH在Ppy/HPMαFP修飾電極上的脈沖伏安曲線如圖3a所示，實(shí)驗(yàn)表明：ETH 在 2.0×10-6～1.0×10-4mol·L-1范圍氧化峰電流隨濃度的增大而增大。ETH在Ppy/HPMαFP修飾電極上的氧化峰電流與其濃度在2.0×10-6～1.0×10-4mol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系（圖3b），其線性回歸方程為：Ipa=1.441+1.711C,r=0.99908,檢出限為 6.0×10-7mol·L-1。

圖3 (a)Ppy/HPMαFP修飾電極在不同濃度酚磺乙胺中的脈沖伏安圖(b)酚磺乙胺濃度與峰電流Ipa的線性關(guān)系圖Fig.3 (a)DPV of Ppy/HPMαFP modified GCE in different concentration of ethamsylate(b)Plot of the peak current vs.the concentration of ethamsylate.

將電極在空氣中放置一星期后，其循環(huán)伏安曲線及其對ETH的電催化作用基本不變，表明Ppy/HPMαFP修飾電極具有良好的穩(wěn)定性。

2.2.5 干擾實(shí)驗(yàn)

在pH=5.5的PBS電解質(zhì)溶液中，固定ETH的濃度1.0×10-4mol·L-1，作干擾實(shí)驗(yàn)。考察了一些常見離子及氨基酸相對于修飾電極的干擾情況。實(shí)驗(yàn)表明，1000 倍的 Na+、K+、Cl-、NO3-、SO42-、100 倍氨基乙酸，50倍胞嘧啶、葡萄糖、賴氨酸，20倍檸檬酸，10倍苯丙氨酸等均不干擾對ETH的測定 (峰電流改變＜5%)，氧化峰電位基本不變。這說明Ppy/HPMαFP/GC電極有較強(qiáng)的抗干擾能力。

2.5.6 樣品分析

取酚磺乙胺注射液(規(guī)格2 mg·mL-1，國藥準(zhǔn)字H37022829，山東方明藥業(yè)有限責(zé)任公司)準(zhǔn)確稱取1mL，用二次水定容至所需濃度，轉(zhuǎn)移到10 mL容量瓶中，并稀釋至刻度，用標(biāo)準(zhǔn)加入法測定回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(如表1所示)。數(shù)據(jù)表明該實(shí)驗(yàn)方法能很有效的測定藥物制劑中ETH的含量。

表1 樣品分析結(jié)果Table 1 The analytic results of samples

3 結(jié)論

本文以循環(huán)伏安法電聚合得到的Ppy/HPMαFP/GC復(fù)合膜修飾電極，改善了聚合物膜修飾電極的表面性能，研究了酚磺乙胺在該電極上的電化學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該復(fù)合膜修飾電極對ETH的電化學(xué)響應(yīng)明顯優(yōu)于裸玻碳電極和Ppy修飾電極，能顯著增強(qiáng)酚磺乙胺的氧化還原峰電流，改善酚磺乙胺電極反應(yīng)的可逆性，提高檢測酚磺乙胺的靈敏度。且該電極制作簡單，具有抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?？勺鳛闇y定酚磺乙胺的電化學(xué)新方法。

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Electrochemical Behavior and Determination of Ethamsylate on Poly-pyrrole/HPMαFP Complex Film Coated Glassy Carbon Electrode

HAN-hui,LI Jin-zhou and SUN Ren-xia

（College of Chemistry&Chemical Engineering,Harbin Normal University,Harbin 150025,China）

TQ 034

A

1001-0017（2012）02-0019-04

2011-09-20 *基金項(xiàng)目：黑龍江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào):B201004）

韓慧（1987-）女，內(nèi)蒙古自治區(qū)人，碩士研究生，從事配位化學(xué)電化學(xué)性質(zhì)研究。

**通信聯(lián)系人：李錦州(1954-)，男，教授，研究方向?yàn)榕湮换瘜W(xué)。E-mail:lijinzhou20@163.com