李彦青，罗 应，杨兰兰，程 昊，黄文艺，李利军*

(1.广西科技大学 生物与化学工程学院，广西 柳州 545006；2.广西科技大学鹿山学院，广西 柳州 545616)

Silica sol/Nano-Au/PVP修饰金电极电致化学发光测定槐定碱

李彦青1，罗 应2，杨兰兰1，程 昊1，黄文艺1，李利军1*

(1.广西科技大学 生物与化学工程学院，广西 柳州 545006；2.广西科技大学鹿山学院，广西 柳州 545616)

电化学发光；联吡啶钌；硅溶胶；纳米金；槐定碱

图1 槐定碱的分子结构式

槐定碱(Sophoridine)是从豆科槐属植物苦豆子中提取的单体生物碱，其分子式为C15H24N2O，是含四环的喹诺里西啶结构的生物碱(如图1)[1]。槐定碱具有广泛的药理学作用，如抗肿瘤作用、抗心律失常作用、保护心肌缺血作用、抗病毒作用、抗炎作用、免疫作用、镇痛作用等[2]；临床上，槐定碱对恶性滋养细胞肿瘤有显著疗效，具有安全性好、毒副作用低等优点[3]。

在测定槐定碱的文献报道中，主要以高效液相色谱法(HPLC)[4-8]为主，同时还包括反向高效液相色谱法(RP/HPLC)[9-10]、高效毛细管电泳法(HPCE)[11]、电化学法(EC)[12-14]、流动注射-电致化学发光法(FIA-ECL)[15-16]等。在流动注射-电致化学发光测定槐定碱的研究中，厦门大学的陈曦[15]、章丽燕[16]等通过将75-4B型快速极谱仪、电解池、HL-2恒流泵、GD.1型微光测量仪、色谱工作站等联用，组装ECL流动注射测定装置。其中前者研究了取代基对胺类化合物联吡啶钌电致化学发光的影响，验证了槐定碱对联吡啶钌的增敏作用；后者实现了在玻碳电极上对槐定碱的测定，但仪器及操作复杂，不利于槐定碱测定技术的推广。

电致化学发光(Electrochemiluminescence，ECL)分析法具有线性范围宽、灵敏度高及仪器简单、可控性强、便于检测等优点，已被广泛应用于药物检测分析，而电极修饰技术因可改变电极表面上的微结构，改善电化学发光分析特性，进而可提高仪器的选择性和灵敏度[17-19]。本研究基于阳离子型高分子材料的Nafion特性，利用硅溶胶(Silica sol)的三维网络结构及—SiO—O—SiO—的成膜性能，提高了修饰电极表面的耐水性和耐热性，且实现了涂膜的致密坚硬及抗污染能力。但因硅溶胶在成膜过程中体积收缩较大，易造成涂膜开裂，所以添加助膜剂聚乙烯吡咯烷酮(K-30)防止成膜时开裂。另外，利用纳米金的高比表面积和电催化作用，增强了修饰电极表面的响应效果。在综合考虑修饰剂特点的基础上，实验采用溶胶-凝胶法将硅溶胶/纳米金/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)复合膜修饰至金电极表面，成功制备了测定槐定碱的电化学发光传感器，据此建立了测定槐定碱的电化学发光分析新方法。该传感器制备方法简单、成本低、灵敏度高、选择性好。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

MPI-E型电致化学发光分析系统(西安瑞迈电子科技有限公司)；Nano ZS 90型纳米粒度及Zeta电位分析仪(英国马尔文仪器公司)。电化学发光实验用三电极系统：Silica sol/Nano-Au/PVP复合物修饰的金电极为工作电极，Pt丝电极为对电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)为参比电极。

1.2 修饰电极的制备

1.2.1 金电极的预处理 在金相砂纸上将金电极打磨平整、洁净，并在放有Al2O3粉的鹿皮上进行抛光，待金电极表面光滑、清洁后，先后用水、无水乙醇与水混合液、水进行超声清洗，晾干后，于0.10 mol/L H2SO4溶液中，在-0.2～1.4 V范围内对金电极进行循环伏安扫描，直至循环伏安(CV)曲线稳定，晾干备用。

1.2.2 纳米金的制备 将一定量的氯金酸溶液装入反应瓶，调节转速器转速为600 r/min，加热至溶液沸腾，放入所需的柠檬酸三钠，于恒温下反应至溶液由绿色变为酒红色，待反应完全后停止加热，缓慢冷却至室温，即制得溶胶纳米金[20]。通过Nano ZS 90型纳米粒度分析仪测得其粒径范围在7～50 nm之间，其中主要分布在15 nm左右。

1.2.3 Silica sol/Nano-Au/PVP修饰金电极的制备 将硅溶胶、纳米金和1%PVP按一定体积比混合，得到Nano-Au/Silica sol/PVP混合液。将预处理后的金电极浸入该聚合液中，约30 s后取出，在4 ℃下放置12 h后得Silica sol/Nano-Au/PVP修饰金电极。

图2 电化学发光检测示意图

1.3 实验方法

三电极系统：以Silica sol/Nano-Au/PVP修饰金电极为工作电极，Pt丝为对电极，Ag/AgCl(饱和KCl)为参比电极；支持电解质为磷酸盐缓冲溶液(pH 9.0)，光电倍增管负高压为800 V，扫描速度为100 mV/s。实验在室温下进行，测定前溶液用超声波除气5 min，所有电位值均相对于参比电极。电化学发光检测池如图2所示。

2 结果与讨论

图3 Ru(和Ru(槐定碱体系的电致化学发光行为

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

图4 不同电极对Ru(槐定碱 体系电化学发光强度的影响

图5 Silica sol/Nano-Au/PVP体积比对电化学 发光强度的影响

图6 缓冲溶液pH值对电化学发光强度的影响

2.3 Silica sol/Nano-Au/PVP配比的优化

2.4 缓冲体系以及pH值的选择

2.6 仪器参数的优化选择

2.7 共存物质的影响

表1 不同测定槐定碱方法的线性范围及检出限对比

*no data

2.8 方法评价

在最佳实验条件下，利用MPI-E型电致化学发光工作站记录不同浓度槐定碱标准溶液的电化学发光强度值，以化学发光强度值对其浓度进行线性回归。结果表明：槐定碱浓度在1.6×10-7～1.6×10-4mol/L范围内与发光强度值呈良好线性关系(r2=0.994 5)，线性方程为I(Counts)=4.000×107c+262.2，检出限(S/N=3)为3.5×10-9mol/L。连续测定1.6×10-5mol/L的槐定碱溶液6次，其相对标准偏差(RSD)为2.9%，表明体系的重现性好。将该方法与已有测定槐定碱方法进行对比(如表1)，结果表明，电致化学发光技术具有线性范围宽、检出限低、仪器和操作简单等优点。

3 结 论

本文利用传感器制备技术，制备出Silica sol/Nano-Au/PVP修饰金电极的工作电极，在MPI-E型电致化学发光工作站平台上，建立了电化学发光测定槐定碱的新方法。该方法用于槐定碱含量的测定，具有检出限低、线性范围宽和操作简单等优点，具有潜在的实用价值。

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新型二维半导体设计研究取得突破

近期，南京理工大学纳米光电材料研究所曾海波团队，在全新二维半导体设计方面取得重要突破，相关成果以“Atomically Thin Arsenene and Antimonene: Semimetal-Semiconductor and Indirect-Direct Band-Gap Transitions”为题在线发表于《德国应用化学》(Angew.Chem.In.Ed.,2015, DOI:10.1002/anie.201411246)，并被选为“热点文章(Hot Paper)”、期刊封面。该期刊由德国Wiley公司出版，是化学与材料等学科顶尖期刊，影响因子为11.3。第一作者为张胜利博士，曾海波教授为通讯作者。

近年来，原子级厚度二维晶体材料，如石墨烯、硅烯和锗烯等，展现出卓越的性能，被广泛应用于信息、能源器件。然而，这些碳族二维晶体也暴露了严重的弱点——零带隙，严重影响了它们在电子、光电子器件中的应用。此外，硫化物二维晶体带隙小于2.0 eV，而氮化硼白石墨烯带隙则高达6.0 eV。显然，二维半导体的带隙、响应光谱波段存在严重缺失，影响了相应器件的发展。

曾海波课题组设计了具有高稳定性、宽带隙的新型二维单元素半导体——单层砷烯(Arsenene)和锑烯(Antimonene)。首先，这两类二维材料的稳定性非常引人注目。一方面，所选取的母体晶体结构是它们最稳定的构型，其层间作用力仅与六方氮化硼接近。另一方面，砷烯和锑烯中每个原子遵循八电子配位，自我调整形成了高稳定的波浪状二维结构，相应的声子谱完全没有虚频。因此，实验上很可能通过机械剥离、液相剥离、气相生长等制备这两类材料。其次，这两类二维材料展现了具有重要应用前景的电子结构转变。砷和锑的层状块材是典型的半金属。而第一性原理计算结果显示，当减薄到一个原子厚度后，它们转变成了间接带隙半导体，带隙值分别为2.49和2.28 eV，正好对应于蓝光光谱范围。此外，加载微小的双轴应变，就可实现从间接到直接带隙的转变，以及带隙大小的调控。这些电子结构特征表明，砷烯和锑烯在蓝光探测器、LED、激光器方面具有应用潜力，甚至可用于柔性透明力-电、力-光传感器。

自2004年发现石墨烯后，研究人员主要集中在Ⅳ碳族二维体系，忽视了V氮族。该工作设计的砷烯锑烯，及近两年发展迅猛的磷烯，有可能共同掀起氮族二维半导体实验和理论研究的热潮。该工作在线3天内即获得了国际同行的广泛兴趣。一方面，从arXiv预印本文库获悉，该工作已经被爱尔兰都柏林圣三一学院Jonathan N. Coleman教授正面引用。另一方面，该工作已经被NanoWerk,ChemistryViews,Nature等国际学术媒体进行了亮点报道。

以上研究得到了科技部国家重大科学研究计划、基金委优秀青年基金、江苏省纳米材料与装备协同创新中心的资助。

(信息来源：科学网)

Determination of Sophoridine by Electrochemiluminescence Based on Nano-Au/Silica sol/PVP Modified Gold Electrode

LI Yan-qing1,LUO Ying2,YANG Lan-lan1,CHENG Hao1,HUANG Wen-yi1,LI Li-jun1*

(1.College of Biological and Chemical Engineering,Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545006,China；2.Lushan College of Guangxi University of Science and Technology,Liuzhou 545616,China)

2014-09-12；

2014-10-20

国家自然科学基金资助项目(20665001)；广西自然科学基金资助项目(0640029 )；广西高校科学技术研究项目(2013YB176)；广西科技大学科学基金项目(1261115，1419217)

10.3969/j.issn.1004-4957.2015.02.015

O657.1；TQ460.72

A

1004-4957(2015)02-0210-06

*通讯作者：李利军，博士，教授，研究方向：分析化学、生化过程检测与控制，Tel:0772-2685028，E-mail:lilijun0562 @sina.com