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碘是人體生長(zhǎng)必需的一種微量元素。人體中所需的碘主要通過(guò)攝取海產(chǎn)品和加碘鹽獲得。當(dāng)膳食中碘過(guò)量或不足時(shí),會(huì)引起一些健康問(wèn)題如精神發(fā)育遲滯、甲狀腺腫、甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)等。因此,建立一種靈敏度高、選擇性好、準(zhǔn)確度高的碘檢測(cè)方法是非常必要的。目前,國(guó)內(nèi)外研究者已發(fā)展多種碘檢測(cè)方法,包括熒光法、毛細(xì)管電泳法、高效液相色譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法等。然而,這些方法存在儀器價(jià)格昂貴、試劑耗量大、分離時(shí)間長(zhǎng)等缺陷。與上述方法相比,電化學(xué)方法是一種簡(jiǎn)單、廉價(jià)、選擇性好、靈敏度高的方法,且可利用碘離子的電化學(xué)活性實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)。
石墨烯是近年發(fā)展起來(lái)的一種新型納米材料,由于具有導(dǎo)電性好、比表面積大等優(yōu)點(diǎn),廣泛用于構(gòu)建電化學(xué)傳感器和生物傳感器,在碘離子檢測(cè)中的應(yīng)用較少。本文采用一步電化學(xué)沉積法將膠態(tài)水溶液中的氧化石墨烯沉積到電極表面制得石墨烯修飾電極,利用該修飾電極建立了一種電化學(xué)檢測(cè)碘離子的新方法,進(jìn)一步將該方法用于食鹽中碘的測(cè)定。
1材料及方法
1.1材料與試劑
氧化石墨購(gòu)自南京先豐納米材料科技有限公司;碘化鈉、溴化鈉、氯化鈉、氟化鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、氫氧化鈉、高氯酸鋰、抗壞血酸購(gòu)自上海晶純生化科技股份有限公司。實(shí)驗(yàn)用水為超純水。pH為1.0~2.0緩沖溶液由0.1mol·L-1硫酸和0.1mol·L-1氫氧化鈉配制,pH為3.0~5.0緩沖溶液由0.1mol·L-1磷酸氫二鈉和0.1 mol·L-1磷酸二氫鈉配制。不同濃度碘化鈉溶液(支持電解質(zhì)為0.1mol·L-1緩沖)現(xiàn)用現(xiàn)配。
1.2石墨烯修飾電極的制作
將直徑為2mm裸金電極先用粒徑為0.5和0.05μm的氧化鋁濕粉打磨,待將其在超純水中超聲清洗3min后,采用循環(huán)伏安法將它在0.1 mol·L-1硫酸中進(jìn)行電化學(xué)打磨,電位掃描范圍為0~1.6V,掃速為100mV·s-1,直到獲得穩(wěn)定的循環(huán)伏安圖為止。將氧化石墨在0.1mol·L-1高氯酸鋰中超聲剝離30min,制得3g·L-1氧化石墨烯膠體水溶液。用高純度氮?dú)馓幚砩鲜瞿z體水溶液10min,采用直接電化學(xué)沉積法將石墨烯修飾在電極表面,即可制得石墨烯修飾電極,沉積電位為-1.2V,沉積時(shí)間為800s。
1.3電化學(xué)檢測(cè)碘離子
將石墨烯修飾的金工作電極、銀-氯化銀(3 mol·L-1氯化鉀)參比電極和鉑絲對(duì)電極與電化學(xué)工作站連接,將上述三電極浸入碘離子溶液中,采用方波伏安法對(duì)溶液中的碘離子進(jìn)行了測(cè)定,階躍電位為5mV,振幅為20mV,頻率為10Hz。
2結(jié)果與分析
2.1碘離子在石墨烯修飾電極上的電化學(xué)行為
圖1為1×10-4mol·L-1碘化鈉(支持電解質(zhì)為0.1mol·L-1緩沖,pH=1.0)在石墨烯修飾金電極上的循環(huán)伏安圖(掃速為100mV·s-1)。當(dāng)溶液中不存在碘化鈉時(shí),未在裸金電極(灰色虛線)和石墨烯修飾的金電極(黑色虛線)上觀察到明顯的氧化峰和還原峰;與裸金電極相比,在石墨烯修飾電極上獲得的充電電流信號(hào)明顯增大,這一現(xiàn)象表明石墨烯已成功修飾在金電極表面。而當(dāng)溶液中存在1×10-4mol·L-1碘化鈉時(shí),可在0.54V和0.43V處分別明顯觀察到碘離子的氧化峰和還原峰(黑色實(shí)線)。因此,可利用碘離子在石墨烯修飾電極表面的電化學(xué)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)其含量的測(cè)定。
圖1碘離子在工作電極上的循環(huán)伏安圖