SBA-15及PT/SBA-15修飾電極的制備及在電化學上的應用

侯芹芹， 楊春娣，趙 彬

(1.西安建筑科技大學 華清學院，陜西 西安 710043；2.西安建筑科技大學 理學院，陜西 西安 710055)

SBA-15及PT/SBA-15修飾電極的制備及在電化學上的應用

侯芹芹1， 楊春娣1，趙 彬2

(1.西安建筑科技大學 華清學院，陜西 西安 710043；2.西安建筑科技大學 理學院，陜西 西安 710055)

以聚乙烯醇(PVA)為成膜劑制備了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極，考察了其在肌紅蛋白上的電化學行為，實驗結果表明，SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極對肌紅蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有更好的催化性能；在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優。

復合材料；復合膜修飾電極；應用

聚噻吩/介孔分子篩復合材料由于具有多孔結構的高比表面積、環境穩定性良好以及較高的電導率等特性，因此可用作載體材料來沉積、分散具有催化活性的微粒，從而提高催化劑的表面積。而且相比其它的金屬催化劑擔載材料(如活性炭，多孔SiO2)[1-3]，聚合物復合支撐材料具有基體膜厚易控、催化劑載量可控制的優點，由于其存在的上述特點，它們能用于電極表面的修飾功能引起了人們的重視[4-7]。

肌紅蛋白是一種小分子蛋白質，其分子結構與血紅蛋白相似，具有在肌細胞內轉運和貯存氧的功能。人體心肌、骨骼肌內含有大量肌紅蛋白，正常人的血液中很少，主要由腎臟代謝并排泄。當心肌或橫紋肌有損傷時，肌紅蛋白便釋放入血中，血清中的肌紅蛋白即可明顯升高。因此對其測定的研究對于探討生理機制和相關疾病的診斷和治療具有重要的意義。肌紅蛋白是由一條多肽鏈和一個血紅素輔基構成的，具有電化學活性，因此可以用電化學方法來測定。聚乙烯醇(PVA)是一種應用相當廣泛的水溶性高分子聚合物，由于具有獨特的強力粘接性和成膜柔韌性并且穩定性好，可以在電極表面形成均一、穩定的修飾膜。

本文以聚乙烯醇(PVA)為成膜劑制備了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極，考察了其在肌紅蛋白上的電化學行為，實驗結果表明，SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極對肌紅蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有更好的催化性能；在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優。

1 實驗

1.1 儀器與藥品

電化學測定均采用CHI832電化學工作站(上海辰華儀器公司)；SB4200DTD超聲波清洗機(寧波心芝生物科技股份有限公司)；ES60-4J型電子分析天平(沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司)；肌紅蛋白(Mb)，聚乙烯醇(PVA)；SBA-15；0.1M NaH2PO4-Na2HPO4(PBS)緩沖溶液。

1.2 SBA-15修飾電極和PT/SBA-15修飾電極的制備及測定

修飾電極的制備：將兩個玻碳電極分別在濕潤的金相砂紙上用Al2O3拋光成鏡面，在丙酮、乙醇和二次蒸餾水中各超聲5min。一個電極上，準確稱取一定量的介孔材料/復合材料，加入到Mb溶液中，超聲分散20min，得到淺黑色均一的分散液，用微量注射器分別移取5μL的介孔材料/復合材料的分散液以及5μL的PVA滴加到已經處理好的玻碳電極表面，自然晾干后即形成了復合膜修飾電極，另一個電極上只加Mb溶液以及PVA。

修飾電極的測定方法：以修飾電極為工作電極，飽和甘汞電極為參比電極，鉑絲電極為輔助電極，利用循環伏安法研究了Mb在修飾電極上的電化學行為，實驗過程中通氮氣除氧，并在氮氣氣氛中進行，電極每次使用后置于pH值=7.0的PBS溶液中，于-1.0～0.6V之間循環掃描。

2 結果與討論

2.1 SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖1為玻碳電極和SBA-15修飾電極對Mb的循環伏安曲線。

(a:玻碳電極,b:SBA-15)圖1 玻碳電極和SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.1 Cyclic voltammograms of Mb at SBA-15

對pH值為7.0的PBS緩沖溶液通氮除氧，采用循環伏安法測定肌紅蛋白(Mb)在玻碳電極和SBA-15復合膜修飾電極上的電化學行為。結果如圖1所示，Mb在裸玻碳電極上沒有還原峰。當用SBA-15復合膜修飾玻碳電極以后，只存在一個還原峰。有一定的峰電流(2.143e-6A)和峰電位(0.2V)說明介孔分子篩SBA-15對于Mb具有一定的催化性能。SBA-15的催化能力是多方面的，一是由于SBA-15對肌紅蛋白具有一定的吸附能力，能夠有效的吸附肌紅蛋白，另一方面，SBA-15具有大的比表面積，用其作為電極可以大大增加電極的電化學表面積；此外，SBA-15介孔分子篩特有的納米尺度都可以促進電子的傳輸，因此對于肌紅蛋白具有一定的催化能力。

2.2 PT/SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖2是玻碳電極和PT/SBA-15修飾電極對Mb的循環伏安曲線。

(a:玻碳電極,b:PT/SBA-15)圖2 玻碳電極和PT/SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.2 Cyclic voltammograms of Mb at PT/SBA-15

對pH值為7.0的PBS緩沖溶液通氮除氧，采用循環伏安法測定肌紅蛋白(Mb)在玻碳電極和PT/SBA-15復合膜修飾電極上的電化學行為。結果如圖2所示，Mb在裸玻碳電極上沒有還原峰。當用PT/SBA-15復合膜修飾玻碳電極以后，存在一個還原峰。有一定的峰電流(2.143e-6A)和峰電位(-0.231V)說明PT/SBA-15介孔分子篩對于Mb具有一定的催化性能。PT/SBA-15具有和SBA-15一樣的介孔結構，一定的孔容孔徑和較高的比表面積，因此對于肌紅蛋白的催化能力和SBA-15介孔分子篩的吸附原理一樣，一方面是可以有效地吸附肌紅蛋白，另一方面增大了肌紅蛋白的電極表面積，此外PT/SBA-15的納米尺度可以促進電子的傳輸。

2.3 SBA-15和PT/SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖3 是SBA-15和PT/SBA-15修飾電極對Mb的循環伏安曲線。

(a:SBA-15, b:4d PT/SBA-15)圖3 SBA-15和PT/SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.3 Cyclic voltammograms of Mb at SBA-15 and PT/SBA-15

對pH值為7.0的PBS緩沖溶液通氮除氧，采用循環伏安法測定肌紅蛋白(Mb)在SBA-15-PVA和PT/SBA-15復合膜修飾電極上的電化學行為。結果如圖3所示，Mb在SBA-15和PT/SBA-15復合膜修飾電極上都有還原峰。加入聚噻吩之后的PT/SBA-15復合膜修飾電極以后，峰電位發生了正移，說明PT/SBA-15改善了電極活性中心，加速了Mb在電極/溶液表面的電子傳質，從而使峰電位發生正移。說明PT/SBA-15相對于SBA-15來說對Mb具有更好的催化性能。

2.4 不同濃度的PT/SBA-15修飾電極對Mb的電化學行為

圖4為不同濃度的PT/SBA-15-PVA修飾電極在Mb的PBS緩沖溶液中的循環伏安曲線。

(a: 4d PT/SBA-15, b: 6d PT/SBA-15)圖4 不同濃度的PT/SBA-15 修飾電極對Mb的CV圖Fig.4 Cyclic voltammograms of Mb at different concentrations of PT/SBA-15

由圖4可知，Mb在兩個修飾電極上都有還原峰，后者的峰電流較大,靈敏度較高，說明不同濃度的聚噻吩的加入對于Mb的催化性能不同，濃度大即聚噻吩摻入量多的復合膜修飾電極對于Mb的催化氧化能力更好，這是由于聚噻吩能改善聚合物的電子傳遞性質，增加電極的活性中心，加速Mb在電極/溶液界面的電子傳遞，增大氧化還原峰電流，因此，在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優。

3 結論

制備了介孔材料SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極，考察了其在肌紅蛋白上的電化學行為，實驗結果表明，SBA-15以及PT/SBA-15復合膜修飾電極對肌紅蛋白都有一定的催化氧化作用，和SBA-15相比，PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有更好的催化性能；在相同的條件下，不同濃度的PT/SBA-15復合膜修飾電極對Mb具有不同的電催化作用，濃度大的效果更優。

[1] Boutros J, Bayachou M. Myoglobin as an efficient electrocatalyst for nitromethane reduction[J].Inorg Chem, 2004, 43(13): 3847-3853.

[2] 徐壽昌. 有機化學[M].北京： 高等教育出版社, 1982.

[3] Silvester D S, Wain A J, Aldous L, et al. Electrochemical reduction of nitrobenzene and 4-nitrophenol in the room temperature ionic liquid[C4dmim][N(Tf)2][J].J Electroanal Chem, 2006, 596: 131-140.

[4] Roy P R, Okajima T, Ohsaka T.Simultaneous electrochemical detection of uric acid and ascorbic acid at a poly(N，N-dimethylaniline)film-coated GC electrode[J].J Electroanal Chem, 2004, 561(1):75-82.

[5] Lowry R B, Williams C E, Braven J.Initial studies of an immobilised, regenerable chemiluminescent sensor[J].Talanta, 2004, 63(4):961-966.

[6] Dai Z, Xu X, Ju H.Direct electrochemistry and electrocatalysis of myoglobin immobilized on a hexagonal mesoporous silica matrix[J].Anal Biochem, 2004, (332):23-31.

[7] Adams R. Carbon Paste Electrodes[J].Anal Chem., 1958, 30(9): 1576-1576.

(本文文獻格式：.侯芹芹， 楊春娣，趙 彬SBA-15及PT/SBA-15修飾電極的制備及在電化學上的應用[J].山東化工，2017，46(14)：28-29，32.)

Application of SBA-15 and PT/SBA-15 modified electrode in electrochemistry

HouQinqin1，YangChundi1，ZhaoBin2

(1.Xi'an University of Architecture and Technology Huaqing Collage，Xi'an 710043，China；2. School of Science，Xi'an University of Architecture and Technology，Xi'an 710055，China)

SBA-15 and PT/SBA-15 composite film modified electrode were synthesized with Polyvinyl alcohol (PVA) as a film-forming agent. The results showed that PT/SBA-15 composite film modified electrode had better catalytic ability than SBA-15 composite film modified electrode. Under the same conditions, the large concentration of PT / SBA-15 composite membrane modified electrode had better electro catalytic effect on Mb.

composites; chemically modified electrode; application

2017-05-05

侯芹芹(1985—)，女，1碩士研究生，講師。

O635.1

A

1008-021X(2017)14-0028-02