维生素B6在纳米Au-N，P/石墨烯修饰 电极上的电化学行为

庞 键, 吴秀娟, 朱小红, 程 正

(1.铜陵职业技术学院，安徽铜陵244000； 2.安徽师范大学化学与材料科学学院，安徽芜湖 241000；3.合肥师范学院，安徽合肥 230000； 4.安徽省铜陵市食品药品检验中心,安徽铜陵 244000)

维生素B6(Pyridoxine，VB6)是一种水溶性物质，广泛地分布在自然界中，在谷粒、花生、肉、鱼、蛋中含量较多，其磷酸盐形式可作为辅酶，参与体内氨基酸、糖类等代谢，在临床上常用于治疗动脉硬化、低血糖症、精神障碍、脱发、小儿惊厥及妊娠呕吐等症状，因此对其检测方法的研究具有重要的意义。电化学分析法具有灵敏度高、选择性好、设备简单、操作方便、成本低、应用范围广等优点而引起关注。当前报道的常见检测方法多为高效液相色谱法[1 - 2]、紫外分光光度法[3]和荧光光度法[4]等，而电化学分析法检测VB6的报道相对较少[5]。

石墨烯(Graphene,Gr)是目前所发现的最薄的二维材料，它的特殊结构决定了其具有优异的物理化学性质：较大的比表面积，不消失的电导率、室温下电子迁移率高速、高机械强度和高弹性等，这些优异特性使石墨烯在复合材料、生物传感器等领域获得广泛应用。因此逐渐受到电分析领域研究人员的极大关注。本文选用玻碳电极为碳基材料电极，将合成的N,P/石墨烯修饰在其表面，并将金纳米粒子沉积在其电极表面，建立了一种测定VB6的电化学方法。该方法电极制备相对简单，灵敏度高，线性范围较宽，检出限较低[6]。不仅可推广应用于VB6的在线分析，而且拓展了石墨烯和金属纳米材料在电化学传感领域中的应用[7]。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CHI660C电化学分析仪(上海辰华仪器公司)，采用常规三电极体系:复合修饰电极/玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝为辅助电极；测试底液为pH=7.0 的 0.1 mol/L 磷酸盐缓冲溶液(PBS)，实验前通N2气20 min，并在实验中保持N2气氛。

石墨烯(Gr,南京先丰纳米材料科技有限公司)，HAuCl4·6H2O(分析纯，百灵威科技公司)；VB6(生化试剂，国药集团化学试剂有限公司)；实验所需的其它试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

VB6片剂(10 mg/tablet，南京白敬宇制药公司)。

1.2 修饰电极制备

N,P/石墨烯(N,P/Gr)参照文献制备[8]。电极的预处理参照文献方法[9]进行：裸玻碳电极(GCE)在使用前用0.05 μm Al2O3粉末在麂皮上将表面抛光，然后分别用纯水、乙醇超声清洗几分钟，N2气吹干。用微量注射器吸取6 μL 2 mg/mL N，P/Gr滴涂在GCE表面,自然晾干后，再滴涂5 μL 0.1%Nafion，待自然晾干后，于1 mmol/L HAuCl4+0.1 mol/L KCl的电解液中，于-0.2 V电位下电沉积金100 s，晾干即可。

2 结果与讨论

2.1 电极表面表征

使用JEOL JSM-6700F场发射扫描电镜仪(日本，日立公司)观察了合成的N,P/Gr和电极表面沉积金以后的形貌，如图1A和1B所示。图1A表面合成的N,P/Gr呈现大片褶皱状，与文献报道[9]一致；通过图2B可以看到，在1 mmol/L HAuCl4和0.1 mol/L KCl的电解液中电沉积金100 s后，修饰在电极表面的N,P/Gr上分布了一些直径约30 nm的纳米颗粒。其粉末X-衍射图谱(图1C)表明这些纳米颗粒在2θ为38.1°、44.3°、64.5°和77.4°分别对应于面心立方Au的(111)、(200)、(220)和(311)的衍射[10]。图中20°的吸收峰对应于层状碳的(002)衍射，表明合成的石墨烯并非单层。以上结果说明成功制备了Au-N,P/Gr修饰的玻碳电极。

图1 N，P/Gr(A)和Au-N,P/Gr(B)的扫描电镜(SEM)图，Au-N,P/Gr(C)的X-射线衍射(XRD)图Fig.1 SEM images of N,P/Gr(A) and Au-N,P/Gr(B).XRD pattern of Au-N,P/Gr(C)

图2 VB6在不同电极的循环伏安(CV)图Fig.2 CVs of VB6 at differents electrodes(a),(c) and(e) are CVs of GCE,N,P-Gr/GCE and Au-N,P-Gr/GCE in 0.1 mol/L PBS.(b),(d) and(f) are CVs of those electrodes in 0.1 mol/L PBS containing 0.2 mmol/L VB6.

2.2 VB6在不同修饰电极上的电化学行为

图2为0.2 mmol/L VB6在不同修饰电极上的循环伏安(CV)图。可见VB6在Au-N,P-Gr/GCE上的氧化峰电流最大，峰电位最低。这是因为金纳米粒子和石墨烯的协同作用，促进VB6在电极表面的电子转移，使得VB6氧化更容易进行[6]。

2.3 底液pH值的优化

分别在pH为6.0、7.0、8.0、9.0的0.1 mol/L 的PBS(含0.2 mmol/L VB6)中测定峰电流。实验结果表明0.1 mol/L pH=7.0的PBS(含0.2 mmol/L VB6)条件下VB6的氧化电流最大，因此实验采用pH=7.0的PBS缓冲溶液为底液。

2.4 电沉积金时间的优化

探究了电沉积金时间对实验结果的影响。电沉积底液为1 mmol/L HAuCl4+0.1 mol/L KCl。实验发现，VB6的氧化峰电流随着电沉积金时间逐渐增加，因为电极表面上金纳米粒子的量也随着时间增加而逐渐增加。且在电沉积时间达到100 s 时，VB6的氧化峰电流达到最大值，之后的峰电流几乎不随时间变化而变化。说明电沉积时间在100 s 时电极的表面积达到最大值[6]，Au的量饱和，因此选择100 s 为此实验的最佳电沉积时间。

2.5 分析性能

实验考察了Au-N,P/Gr/GCE 对VB6的响应电流与其浓度的关系，其i-t曲线见图3。从图3中可以看出，随着VB6的加入，修饰电极的电流依次增加，且响应时间小于5 s，说明修饰电极对VB6的响应是迅速、灵敏的。且其氧化峰电流与VB6浓度在2.0×10-5～4.0×10-4mol/L范围内呈良好的线性关系(插入图)，其线性回归方程为i(A)=-1.108×10-6-9.229×10-9c(μmol/L)，R=0.998，检出限(S/N=3)为 9.2×10-6mol/L。

图3 Au-N,P/Gr/GCE对VB6的i -t 响应曲线(插入图是i -t电流与VB6浓度线性关系)Fig.3 Amperometric response of Au-N,P/Gr/GCE to to successive addition of VB6 into a 5.0 mL stirring PBS(Inset:The calibration curve of current vs.concentration of VB6.The applied potential is fixed at +0.65 V)

2.6 电极抗干扰性、稳定性和重现性

实验研究了体系中共存物质(常见的金属离子和有机物)对VB6测定的影响。在VB6浓度为5.0×10-5mol/L的pH=7.0 的0.1 mol/L PBS中加入100倍的K+、Na+、Zn2+、葡萄糖(Glu)作为干扰物进行试验，结果显示干扰物对VB6的响应电流几乎没有影响，表明该体系测定VB6的选择性较好。

同时考察了修饰电极的稳定性。在+0.65 V电位下，Au-N,P/Gr/GCE在含0.2 mmol/L VB6的0.1 mol/L pH=7.0的PBS中连续运行30 min，记录i-t曲线，电流保持在85%左右，表明此修饰电极的稳定性良好。

为考察修饰电极对VB6测定的重现性，使用Au-N,P/Gr/GCE 复合修饰电极在含0.2 mmol/L VB6的0.1 mol/L PBS(pH=7.0)中连续测定8次，相对标准偏差(RSD)等于1.3%，表明重现性良好。

2.7 样品分析

研磨市售VB6片剂20片，成粉后准确称取20 mg，加适量二次蒸馏水超声溶解20 min，转入50 mL 小烧杯中，过滤后转入10 mL容量瓶中，定容，作为样品溶液，低温保存。用微量注射器取试液 100 μL,按照实验方法平行测定6次，测定结果如表1。

表1 VB6片剂的测定结果(n=6)

3 结论

制备了Au-N,P/石墨烯修饰电极，研究VB6在此修饰电极上的电化学行为发现，VB6在Au-N,P/Gr/GCE上约 +0.65 V 处产生的氧化峰与裸玻碳电极相比，电流显著增大，氧化峰电位明显负移，表明此复合修饰电极发挥了协同作用，对VB6的电化学氧化具有较强的催化作用。并以此为基础建立了检测VB6的电化学新方法。该方法具有良好的选择性、稳定性和重现性。可用于药品VB6的定量分析。