杨敏芬，沈媛媛，唐佳倩，徐 琴，胡效亚

（扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002）

基于石墨烯修饰玻碳电极伏安法测定6-苄氨基嘌呤

杨敏芬，沈媛媛，唐佳倩，徐 琴，胡效亚*

（扬州大学化学化工学院，江苏扬州225002）

该文利用石墨烯修饰电极，构建了一种测定6-苄氨基嘌呤的新型的电化学方法。循环伏安实验表明，石墨烯修饰电极能显著降低6-苄氨基嘌呤的测定电位，提高其响应电流。6-苄氨基嘌呤在石墨烯修饰电极表面的电化学过程为扩散控制。在优化的实验条件下，6-苄氨基嘌呤与峰电流在浓度为1.0×10-8~ 1.0×10-6mol/L范围内呈现良好的线性关系，检测限为5.0×10-9mol/L。考察了一些无机离子和有机化合物对6-苄氨基嘌呤测定的干扰，结果表明该传感器有较好的抗干扰能力。加标回收实验表明该修饰电极的回收率在91.0%~104.5%之间，表明该传感器能用于实际样品的检测。

：石墨烯；6-苄氨基嘌呤；电化学传感器

0 前言

6-苄氨基嘌呤 (6-BAP)是一种人工合成的细胞分裂素，作为植物促长剂，可以提高种子发芽率，促进幼苗生长，最终提高产率，因此常被用于促进豆芽的生长，提高烟叶的产量等[1]。另外6-BAP还能够通过抑制植物内的叶绿素、核酸、蛋白质分解、抑制呼吸等方式对作物防衰保鲜，因此也常被用于作为果蔬保鲜剂的主要成分，其应用已经拓展到农业、果树栽培和园艺等领域[2]。但是研究表明人体通过食物链摄入过多6-BAP，会刺激食道、胃黏膜，造成损伤，出现恶心、呕吐等现象[3]。同时，6-BAP还会影响生物体中过氧化氢酶的活性[4]。为了保证消费者的生命健康安全，建立一种快速准确测定6-BAP含量的方法，在生化、农业、食品行业和进出口行业中都具有很重要的意义。目前对6-BAP的分析普遍采用高效液相色谱法、质谱法[5-6]、紫外可见光谱法和荧光光谱法等。但是这些方法往往具有操作复杂，仪器昂贵等不足。与其它方法相比，电化学方法具有成本低，操作简单灵敏度较高，准确度高，测量范围宽等优势。

石墨烯（Graphene）自2004年被英国曼彻斯特大学的教授Geim等报道后，以其奇特的性能引起了科学家的广泛关注和极大的兴趣。在单层石墨烯结构中，每个碳原子都贡献出一个未成键的电子，这些电子可以在石墨烯平面内自由移动，赋予石墨烯非常好的导电性。石墨烯片层内电子的传导速率可以达到8×105m/s，这比一般半导体的电子传导速度大得多[7]。同时作为sp2杂化材料，石墨烯具有独特的超导性质。与碳纳米管和富勒烯相比，超导性能更好，超导温度更高[8]。石墨烯还含有大量的羧基、羟基等官能团，廉价、环境友好、生物兼容性以及活性基团均匀分布等优点，是一种理想的电化学和生物传感材料。石墨烯修饰电极的相关研究屡见报导[9]，但是将石墨烯用于构建6-BAP测定的传感器迄今未见报道。

该工作基于石墨烯优良的电化学性能，构建了一种测定6-苄氨基嘌呤的新型的电化学传感器。与已有的基于电化学测定6-BAP的工作相比较[10-12],由于石墨烯良好的导电性质等，石墨烯修饰电极能显著降低6-BAP的测定电位，提高响应的灵敏度。在优化的实验条件下，考查了该传感器的实际运用可能性、稳定性和重现性。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

6-苄氨基嘌呤 （Fluka公司），石墨烯，0.1 mol/L磷酸缓冲溶液（pH=2.0~10.0），10.0 mL电解池，电化学工作站660D（北京华科普天科技有限公司）。三电极系统：石墨烯修饰玻碳电极为工作电极，铂电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，85-2恒温磁力搅拌器 （上海梅香仪器有限公司），KH-50B型超声波清洗器 （昆山市超声仪器有限公司），pH测量在PHS-25型pH计（上海雷磁仪器厂）上进行。所有试验均在室温下进行。

1.2 传感器的制备

在制备传感器之前，首先将直径为3 mm玻碳电极在有湿润的Al2O3的丝绸上抛光成镜面，然后依次无水乙醇，二次蒸馏水超声波清洗。将石墨烯溶于二次蒸馏水中配制成2 mg/mL溶液，超声分散1 h,用微型注射器取5 μL的石墨烯溶液滴到玻碳电极表面，放空气中自然晾干备用。

2 结果与讨论

2.1 6-BAP在石墨烯修饰电极上的电化学行为

图1为6-BAP在（a）裸玻碳电极与(b)石墨烯修饰的玻碳电极上的电化学行为，由图可知6-BAP在裸玻碳电极有响应，峰电位为1.029 V,峰电流较小,峰电位较高。但石墨烯修饰之后的电极测定6-BAP时峰电位负移至0.963 V,峰电流是裸电极的7倍。说明石墨烯对6-BAP的电化学反应具有明显电催化作用，该电极拥有较佳的电催化活性和较低的过电位。

图1 50.0 μmol/L 6-BAP在pH值为7.0磷酸缓冲盐溶液中的循环伏安图（a）裸玻碳电极（b）石墨烯修饰电极Fig.1 cyclic voltammograms of 50.0 μmol/L 6-BAP in pH7.0 phosphate buffer solution.(a)bare glassy carbon electrode(b)graphene modified electrodes

2.2 底液pH的优化

实验采用差分脉冲伏安法考察了以磷酸盐缓冲液为底液，在 pH2.0～10.0的范围内 50 μmol/L 6-BAP的电化学行为。随着pH的增大6-BAP峰电位逐渐向低电位移动，而峰电流先增大后减小，在pH为6.0时取得最大值（如图2），故实验选择在pH为6.0的磷酸盐缓冲液为底液。

2.3 富集条件优化

在最优pH条件下采用差分脉冲伏安法测定6-BAP，测定之前首先对电极进行预处理。50 μmol/L 6-BAP分别在-0.6~0.2 V电位进行富集，实验表明富集电位为0 V时，电流响应最大(如图3A)，因此选择0 V作为最优富集电位。在最优富集电位下优化富集时间，电流响应随着时间的增加而增大，当富集时间到150 s时电流响应最大，大于150 s之后电流响应反而减弱，故选择最优富集时间为150 s(如图3B)。

图2 不同pH值条件下50 μmol/L 6-BAP氧化峰电流与pH的关系图Fig.2 Effect of pH on the peak current for the oxidation of 50 μmol/L 6-BAP.Scan rate:100 mV/s

图3 (A)50 μmol/L 6-BAP峰电流与富集电位的关系曲线图（B）50 μmol/L 6-BAP峰电流与富集时间的关系曲线图Fig.3 (A)Effect of the accumulation potential on the oxidation peak current of 50 μmol/L 6-BAP（B）Effect of the accumulation peak on the oxidation peak current of 50 μmol/L 6-BAP.Scan rate:100 mV/s

图4 不同扫速下50 μmol/L 6-BAP（pH=6.0）在石墨烯修玻碳电极上的循环伏安图Fig.4 Cyclic voltammograms of graphene modified GCE in 50 μmol/L 6-BAP（pH=6.0）at various scan rate

2.4 扫速的影响

由图4考察了50 μmol/L 6-BAP的峰电流跟扫描速度的关系。实验表明，在10～400 mV/s的范围内，6-BAP峰电流与扫描速度的平方根成正比，表明6-BAP在修饰电极上电化学行为是受扩散控制的过程，其峰电流与速度的平方根的线性方程为：

I(μA)=-0.9813+2.3363/10-6v1/2(mV/s)1/2(r= 0.99658)。

2.5 线性范围及检出限

在最优实验条件和富集条件下，利用差分脉冲伏安法研究了6-BAP的线性范围和检出限(图5)。随着6-BAP浓度的增加，氧化峰电流也逐渐增大，其在浓度为1.0×10-8～1.0×10-6mol/L的范围内呈线性比例关系，线性方程为I=0.1612+ 0.91781 c/10-6mol/L(r=0.99804)。信噪比为3时，检测限为5.0×10-9mol/L。

图5 6-BAP氧化峰电流和浓度之间的线性关系

Fig.5 Linear relationship between the oxidation peak current and the concentration of 6-BAP

2.6 干扰实验

在5%的误差范围内，在含有50 μmol/L 6-BAP磷酸盐缓冲溶液中，加入葡萄糖，维生素C，甘氨酸等均无干扰（表1）。这表明石墨烯修饰电极能够有效地排除一般存在的干扰物对6-BAP测定的影响。

表1 干扰离子对6-BAP测定的影响Tab.1 Interference of some foreign substances for the detection of 50 μmol/L 6-BAP

2.7 回收率测定

为了探究石墨烯修饰的电化学传感器的实际应用可能性，采用标准加入法行进回收率实验，测定结果回收率范围在91.0%~104.5%之间，表明实验效果良好(表2)。

表26 -BAP回收率的测定Tab.2 Recovery test for 6-BAP based on the graphene modified GCE

3 结论

该实验研究了石墨烯修饰玻碳电极对6-BAP进行测定，实验结果表明该修饰电极对6-BAP的氧化均有明显的催化作用，检出限低灵敏度高，应用该法对6-BAP样品进行了加标回收，结果令人满意。

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Voltammetric determination of 6-benzylaminopurine(6-BAP) based on a graphene film modified glassy carbon electrode

Yang Min-feng,Shen Yuan-yuan,Tang Jia-qian,Xu Qin,Hu Xiao-ya*(College of chemistry and chemical Engineering,Yangzhou university,Yangzhou 225002,china)

In this paper,a novel electrochemical sensor was built to determine 6-benzylaminopurine(6-BAP)by a graphene modified electrodes.Cyclic Voltammogram results indicated that the graphene modified electrodes could significantly reduce the detection potential and increase the response current for 6-BAP.6-BAP experienced a diffusion control process at the surface of the graphene modified electrode.Under the optimized experimental conditions, a good linear relationship between the currents and the concentrations of 6-BAP in the range of 1.0×10-8~1.0×10-6mol/L of with the detection limit of 5.0×10-9mol/L was obtained.Interferences of some inorganic and organic species on the response have been studied.The standard recovery tests showed that the recovery rate ranging between 91.0%~104.5%.This indicated that this sensor is effective for 6-BAP detection.

graphene;6-BAP;electrochemical sensor

国家自然科学基金资助项目(21275124，21275125)

*通信联系人，E-mail：xyhu@yzu.edu.cn