汪学英，许婷婷，尹 凡，屠一锋

（1.常熟理工学院 化学与材料工程学院，江苏 常熟 215500；

2.苏州大学化学系 分析化学研究所，江苏 苏州 215123）

玻璃碳（Glassy Carbon，GC）是电化学研究和分析中常用的电极材料，有文献指出，未经处理的GC电活性低、可逆性差［1］，而电化学氧化活化玻碳电极（OAGC）在可逆性、分辨率、灵敏度、富集能力、稳定性方面都较处理前有显著提高，并对许多物质有很大的电催化效应，在许多物质的测定中，特别是在有机物和生物物质的测定方面具有优越性［2］，而且预处理方法操作简单，因此OAGC在电分析领域有着广阔的应用前景．

本文采用pH=7的中性PBS溶液、2.0V电位下阳极极化法活化玻碳电极，使玻碳电极表面结构发生变化，表面粗糙度增大［3.4］，该电极对尿酸（UA）有良好的吸附作用，提高了测定灵敏度，线性范围较宽，能在抗坏血酸（AA）存在时测定UA，可用于血液和尿液中UA的测定．

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

CHI660C电化学工作站（上海辰华仪器公司），尿酸（AR，国药集团上海化学试剂公司），抗坏血酸（AR，天津市大茂化学试剂厂），其它试剂均为分析纯.实验用水为二次蒸馏水．

1.2 电极表面的活化处理

先将玻碳电极分别用0.3和0.05μm的A12O3粉在绒布上抛光，然后依次在体积比为1:1的HNO3、无水乙醇及二次蒸馏水中超声清洗5min，置于红外灯下烘干.将清洁干燥的电极置于0.2mol/L的磷酸缓冲溶液(pH=7.0)中恒电位(2.0V)电解600s，完成后用二次蒸馏水反复冲洗，并存储在水中待用．

2 结果和讨论

图1 不同电位下氧化活化电极在含0.3mmol/LUA的0.2mol/L PBS缓冲溶液（pH6.5）中的LSV图（a 1.5V，b 1.8V，c 2.0V，d 2.3V，插图：时间影响）

2.1 电极氧化活化条件的选择

电极表面氧化程度主要取决于电位，图1为不同电位氧化预处理所得OAGC对UA的线性扫描伏安响应.在电位1.5-2.0V范围内，电极均取得显著的活化效率，以2.0V电位时氧化电流最大且峰形良好，而当电位大于2.0V时，电极活性反而显著减小，故选择氧化处理电位为2.0V.在2.0V电位对玻碳电极进行氧化处理，由图1插图可知，所得OAGC对UA的响应随时间变化，最佳活化时间为600s．

2.2 OAGC电极的电化学特性

GC和OAGC电极在1mmol/L K3Fe(CN)6-1mol/L KCl溶液中的循环伏安曲线见图2A，在0.2V左右均可见一对可逆的氧化还原峰，相比于GC电极（曲线a），OAGC电极上峰电流（曲线b）明显降低，表现为极限平衡电流，这是因为氧化形成的氧化层限制溶液接触到电极表面[5]．

GC电极(a，b，c)和OAGC电极(d,e,f)在含有不同浓度的UA的0.2mol/L磷酸盐缓冲溶液（pH 6.5）中经开路搅拌60s所得线性扫描伏安曲线见图2.两种电极上UA的氧化电位均在0.35V左右，基本未发生位移.而两种电极上氧化电流的形状有显著的差异，在GC电极上表现为台阶形氧化电流，为扩散控制过程，而且氧化电流较小.而在OAGC电极上，氧化电流表现为基本对称的峰形，具有吸附峰的特征，且电流较GC电极氧化电流大得多.表明GC表面进行电化学氧化处理后，形成了致密的松孔层，有机分子较难扩散进入松孔层，而是在表面发生吸附［6］.图2B为氧化峰电流与开路搅拌时间的关系，富集时间为60s时峰电流达到最大值．

图2 玻碳电极(a,b,c)和OAGC电极(d,e,f)在0，2×10-4，8×10-4mol/LUA的0.2mol/L PBS缓冲溶液（pH6.5）中的LSV图(插图A：两种电极在1mmol/L K3Fe(CN)6-1mol/LKCl溶液中的CV曲线；插图B：吸附时间的影响)

2.3 OAGC电极对UA的测定性能

2.3.1 底液和pH的选择

实验比较了0.5mmol/L的尿酸在盐酸、HAc-NaAc、KCl-磷酸盐溶液中的循环伏安行为，以在0.2mol/L PBS中的电化学响应最好.考察酸度的影响（图3），结果表明底液pH不仅改变UA的氧化峰电流，而且改变其峰电位，pH＝6.5时峰电流达到最大值，随着pH增大，峰电流逐渐减小.这可能是由于电极在高电位下氧化活化，电极表面含有的氧化功能基团增加.随pH增大，氧化功能基团在OAGC上去质子化产生负电荷，而UA为芳香族双质子分子（pKa1＝4.17，pKa2＝11.57），当pH＞6.5时，去质子化的UA和电极之间发生静电排斥，使UA到达电极表面较困难，致使氧化峰电流降低．

2.3.2 线性响应范围、检出限和重现性

在pH为6.5的PBS底液中进行线性伏安扫描，UA峰电流与浓度在2.5×10-6～5.0×10-4mol/L范围内呈线性关系，其回归方程为：Ip（μA）=23.7+0.121×10-6C（mol/L），r=0.9957，检出限为2.0×10-6mol/L．

图3 溶液酸度对尿酸在OAGC上CV行为的影响（0.3mmol/L UA，0.2mol/L PBS的pH为a：6，b：6.5，c：7，d：8，e：9和f：10 插图为酸度对峰电流的影响)

对GC电极重复进行氧化预处理，对同一份UA溶液(0.3mmol/L)进行测定，共重复10次，峰电流最大相对误差是3.79%，RSD为2.27%，表明电极活化过程具有较好的重现性．

2.3.3 干扰实验

抗坏血酸（AA）和UA的氧化电位接近，是UA测定的主要干扰物质.图4为OAGC和GC电极在含1.2mmol/LAA和0.3mmol/LUA的PBS溶液（pH=6.5）中的LSV曲线.在GC电极上AA和UA不能分开，而UA和AA在OAGC电极上的氧化峰电位分别为约0.40V和0.10V，电位差约为0.30V，能很好地分开且峰电流显著提高，因此可以同时测定.在UA浓度为0.3mmol/L的PBS溶液（pH=6.5）中，研究了尿液中常见物质对UA测定的干扰.结果表明，10倍浓度的抗坏血酸、葡萄糖，100倍的尿素，1000倍的K+、Cl-、Na+不干扰UA的测定．

2.3.4 样品分析

收集3个不同的新鲜尿样（志愿者提供），取未经处理的尿样0.50mL，用0.2mol/L PBS（pH6.5）的缓冲溶液稀释10倍，用LSV法进行测定（n=3）.再加入已知量的UA标准溶液，进行回收率测定，结果见表1.

图4 GC和OAGC电极上尿酸和抗坏血酸混合溶液的LSV曲线

表1 尿样中UA的测定结果及回收率（n=3）

[1]张汉昌，左孝兵，王兆荣.电化学预处理玻碳电极[J].仪器分析，1997，（1）：2-6．

[2]Rwichandran K,Baldwin R P.Liquid chromatographic determination of hydrazines with.electrochemically pretreated glassy carbon electrodes[J].Anal Chem,1983,55:1782-1786.

[3]Bowers M L,Hefter J,Dugger D L,et al.Solid-state analytical characterization of electrochemically modified glassy carbon electrodes[J].Anal Chim Acta,1991,248:127-142.

[4]Nagaoka T,Katayama M,Fujimoto M,et al.Electrochemically pretreated glassy carbon as a chromatographic sensor for cationic and redox species[J].Anal Chim Acta,1994,285:135-141.

[5]Zen J M,Tang J S.Square-Wave Voltammetric determination of uric acid by catalytic oxidation at a perfluorosulfonated ionomer/Ruthenium oxide pyrochlore chemically modified electrode[J].Anal Chem,1995,67:1892-1985.

[6]纪华民，汪尔康.电化学预处理玻碳电极上的电催化[J].化学学报，1989，47：867-872．