牛司朋，馮亞娟，羅 蕾，楊云慧

(云南師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，云南昆明650500)

0 引言

苯乙醇胺類β2腎上腺素興奮劑，尤其是萊克多巴胺，應(yīng)用于動(dòng)物飼養(yǎng)能夠顯著提高動(dòng)物酮體率，增加瘦肉比例，故俗稱為“瘦肉精”。但很容易殘留于動(dòng)物內(nèi)臟和肌肉中，通過食物鏈富集到人體，會對人身健康產(chǎn)生極大的危害。在我國屬于嚴(yán)禁在動(dòng)物養(yǎng)殖過程中添加的藥物［1］。

目前，常用檢測萊克多巴胺的方法有:光譜分析法［2］、液相色譜—質(zhì)譜法［3］、高效液相色譜法［4］、毛細(xì)管電泳法［5］、酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)［6］、化學(xué)發(fā)光免疫分析法(CLIA)［7］、膠體金免疫層析法［8］、電化學(xué)傳感器法［9］。其中，由于電化學(xué)傳感器法對物質(zhì)檢測具有更高的響應(yīng)性和靈敏度而被廣泛關(guān)注。

本文設(shè)計(jì)了一種簡單的電化學(xué)傳感器來檢測萊克多巴胺。通過Hummers WS和Offeman R E等人［10］的方法合成氧化石墨烯作為基底材料，用以增大玻碳電極的比表面積［11］，然后在氧化石墨烯修飾過的電極表面沉積Pt/Ni二元合金納米顆粒［12，13］制得電化學(xué)傳感器，并將其用于萊克多巴胺定量檢測。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 氧化石墨烯制備

將一定量石墨與NaCl一起研磨，然后溶掉NaCl。將石墨粉加在濃硫酸中攪拌一定時(shí)間?？刂茰囟龋尤胍欢縆MnO4并升溫?cái)嚢?。隨后加入一定量的蒸餾水于105℃下攪拌，最后加入一定量的H2O2溶液后結(jié)束整個(gè)反應(yīng)。用5%的HCl和蒸餾水反復(fù)清洗純化后制得氧化石墨。

取一定量氧化石墨超聲分散在水中，使氧化石墨片層剝落，獲得棕色的分散溶液，然后再離心40 min，上層分散液即為氧化石墨烯(GO)的分散溶液。

1.2 修飾電極的制備

將玻碳電極(φ=3 mm)在金相砂紙上打磨至電極表面成光滑的鏡面，用α氧化鋁拋光粉拋光。依次浸入稀硝酸、乙醇、二次蒸餾水中各超聲洗滌5 min，晾干。

在預(yù)處理好的玻碳電極上滴涂5μL氧化石墨烯溶液，過夜備用。依次取4mL 0.2 mol/L的NaSO4，4mL 50 mmol/L的NiSO4和2 mL 0.5 mmol/L的HPtCl4·4H2O混合于燒杯中，將GO/GCE浸于溶液內(nèi)，在-0.8 V恒電位沉積300 s，即制得Pt/Ni二元合金—氧化石墨烯納米復(fù)合材料修飾的電極。用二次蒸餾水沖洗電極，不用時(shí)置于0.1 mol/L的HClO4溶液上方保存。

1.3 檢測方法

將該傳感器置于10mL 0.1mol/L的HClO4支持電解液中，在0～1.0 V電位范圍下測得空白差分脈沖伏安(DPV)曲線。分別加入不同濃度的萊克多巴胺，攪拌并富集72 s。于0～1.0 V電位范圍內(nèi)測定萊克多巴胺的DPV曲線，扣除空白得到響應(yīng)峰電流值。

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化石墨烯形貌表征

用高倍透射電鏡觀察了氧化石墨烯的微觀形貌特征。由高倍透射電鏡可看到氧化石墨烯呈薄片結(jié)構(gòu)，如圖1。

圖1 氧化石墨烯的高倍透射電鏡圖Fig 1 High power transmission electron microscope images of graphene oxide

2.2 Pt/Ni二元合金—氧化石墨烯納米復(fù)合物的能譜分析

圖2為電極表面修飾的Pt/Ni二元金屬—氧化石墨烯復(fù)合物的能譜圖，能譜分析證實(shí)了Pt和Ni分布在復(fù)合膜中。

圖2 電極表面修飾的Pt/Ni一氧化石墨烯能譜分析Fig 2 EDS analysis of the Pt/Ni-graphene oxide modified on the surface of electrode

2.3 測試底液的選擇

考察了7.5×10-5mol/L的萊克多巴胺在0.1 mol/L的PBS和HClO42種底液中的響應(yīng)。如圖3，表明在HClO4底液中響應(yīng)良好，有較好的峰形，而在PBS底液中幾乎沒有峰電流響應(yīng)。因此，選擇0.1 mol/L的HClO4作為該電化學(xué)傳感器測試萊克多巴胺的底液。

圖3 萊克多巴胺在兩種不同溶液中的DPV曲線Fig 3 DPV curve of ractopamine in two types of solutions

2.4 Pt/Ni的協(xié)同作用

考察了在電極表面修飾氧化石墨烯后，沉積金屬對響應(yīng)電流的影響如圖4。從圖中可看出:同時(shí)沉積Pt/Ni后的響應(yīng)優(yōu)于單獨(dú)沉積Pt或Ni時(shí)的催化效果，表明Pt/Ni對萊克多巴胺具有協(xié)同催化作用。

圖4 Pt，Ni對電極響應(yīng)的協(xié)同作用Fig 4 Synergistic effect of Pt，Ni on the response of electrode

2.5 修飾電極的電化學(xué)行為

考察了電極在含有不同濃度的萊克多巴胺的底液中的循環(huán)伏安(CV)行為如圖5。該電極在0.2～0.6 V電位范圍內(nèi)對萊克多巴胺具有良好的電催化響應(yīng)。

圖5 不同濃度萊克多巴胺在Pt/Ni-GO/GC電極上的CV響應(yīng)曲線Fig 5 CV response curves of different concentration of ractopamine on Pt/Ni-GO/GC electrode

改變不同的掃描速度，考察了該電極在含有4.0×10-5mol/L的萊克多巴胺支持底液中的CV行為，如圖6。從內(nèi)置圖可以看出:氧化還原電流與掃描速度的平方根(v0.5)呈線性相關(guān)，說明此電流為擴(kuò)散控制電流。

2.6 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

2.6.1 Pt/Ni二元金屬沉積時(shí)間對響應(yīng)電流的影響

考察了沉積時(shí)間對傳感器響應(yīng)電流的影響，結(jié)果見圖7。沉積為300 s的響應(yīng)電流最高，本實(shí)驗(yàn)選擇沉積時(shí)間300 s。

2.6.2 富集時(shí)間對響應(yīng)電流的影響

圖6 掃描速度對電化學(xué)傳感器響應(yīng)的影響(從 a～ e:掃描速度分別是100，80，60，40，20 mV/s)，內(nèi)置圖為氧化還原電流與掃描速度的平方根的線形曲線Fig 6 Effect of scanning rate on response of the electrochemical sensor(from a to e:scanning speed is 100，80，60，40，20mV/s)，The inset diagram shows linear curve of oxidation-reduction current vs square root of scanning speed

圖7 沉積時(shí)間對響應(yīng)電流的影響Fig 7 Effect of depositing time on response current

考察了樣品在傳感器上的富集時(shí)間對響應(yīng)電流的影響。結(jié)果如圖8，由圖得出最佳富集時(shí)間是72 s。

圖8 富集時(shí)間對響應(yīng)電流的影響Fig 8 Effect of concentration time on current response

2.7 電化學(xué)傳感器的響應(yīng)性能

在最優(yōu)實(shí)驗(yàn)條件下，逐次測定不同濃度梯度的萊克多巴胺得到校準(zhǔn)曲線，如圖9。

測定萊克多巴胺的線性范圍是1.98×10-7～2.67×10-4mol/L，檢測下限為6.66×10-8mol/L。其中，線性回歸方程為:i=2.9869 lg C+1.3466;相關(guān)系數(shù)為0.9949。

2.8 傳感器的重復(fù)性

在0.1 mol/L HClO4緩沖溶液中考察了該傳感器的重復(fù)性。用同一傳感器連續(xù)3次測定同一濃度的萊克多巴胺，其峰值電流的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.31%。說明傳感器重復(fù)性較好。

2.9 抗干擾性

圖9 傳感器在不同萊克多巴胺濃度下的校正曲線Fig 9 Calibration curves of the sensor in different ractopamine concentration

為了考察傳感器的抗干擾能力，在最優(yōu)化的測定條件下，在含有0.1μmol/L萊克多巴胺的HClO4底液中，分別加入不同濃度的葡萄糖、丙氨酸、甘氨酸、抗壞血酸等4種可能的干擾物質(zhì)，結(jié)果見表1。表明以上物質(zhì)對該電化學(xué)傳感器的檢測結(jié)果都沒有明顯影響，說明此傳感器具有優(yōu)良的抗干擾性能。

表1 電化學(xué)傳感器的干擾測試Tab 1 Interference test of electro chemical sensor

2.10 樣品分析

為了考察該傳感器的實(shí)用性，在豬尿中加入萊克多巴胺標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行回收測試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表2。說明該傳感器可用于萊克多巴胺的檢測。

表2 豬尿樣品中萊克多巴胺回收測試Tab 2 Recovery testing of ractopamine in pig urine sample

3 結(jié)束語

將氧化石墨烯修飾到電極表面用以增加金屬Pt，Ni的沉積量，而沉積Pt，Ni對萊克多巴胺具有良好的協(xié)同催化效果，可以用作萊克多巴胺的催化氧化材料構(gòu)建電化學(xué)傳感器。通過優(yōu)化條件，提高了Pt/Ni二元金屬合金/GO/GC電極的靈敏度和響應(yīng)性能，降低了干擾物質(zhì)的影響。實(shí)驗(yàn)證明:該電極具有較寬的檢測線性范圍和較低的檢測下限，為檢測萊克多巴胺提供了一種靈敏穩(wěn)定的方法。

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