氮掺杂还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管负载Ag@C的制备及在电化学传感器检测甲硝唑的应用
(锦州医科大学药学院，辽宁锦州 121000)
摘要
引言 近年来，碳材料和贵金属材料因其独特的物理化学性质引起了人们的广泛关注[7-9]。多壁碳纳米管具有导电性好、比表面积大等优点[10]，但其较小的曲率半径影响了修饰物质在其表面的负载。还原氧化石墨烯具有电导率高、比表面积大、制造成本低、机械强度大等优点，是制备电极修饰材料的理想物质之一。但还原氧化石墨的零带隙导致其导电性不能被完全控制，可以利用氮原子掺杂还原氧化石墨取代碳原子来打开带隙。由于氮原子与碳原子之间的电负性相差较大，氮掺杂还原氧化石墨可以增加相邻碳原子上的电荷密度[11]。多壁碳纳米管与还原氧化石墨烯的复合是利用两种结构不同的物质进行复合，将高导电的多壁碳纳米管引入还原氧化石墨烯中，一方面可以有效阻止还原氧化石墨烯片层之间的堆积，另一方面能够为还原氧化石墨烯片层之间的电子传输搭建桥梁，该复合体系充分利用多壁碳纳米管和还原氧化石墨烯的结构优势，得到了单一组分无法获得的较高的比表面积和优良的电导率，从而其提高电催化能力[12]。碳包覆纳米金属粒子核壳结构的复合材料越来越受到关注，并对修饰电极发挥着重要作用[13]。碳包银核壳纳米粒子、氮掺杂还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管之间的相互作用提高了该复合材料的稳定性，并增强了检测物与电极之间的电子转移。 正文部分 1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂 1.2 实验方法 1.2.1 Ag@C的制备 1.2.2 N-RGO/MWCNTs的制备 1.2.3 Ag@C/N-RGO/MWCNTs的制备 1.2.4 修饰电极的准备 2 结果与讨论 2.1 纳米复合材料的表征 利用TEM对Ag@C和N-RGO/MWCNTs的形貌进行表征（图1）。 2.2 甲硝唑在不同电极上的电化学检测 图4为裸电极和各修饰电极在充满氮气环境下、在含有10-4 mol/L MNZ的磷酸缓冲溶液（pH7）的线性扫描伏安图，扫速为100mV/s。如图所示，裸电极出现一个微弱的还原峰，Ag@C/GCE还原峰电流增大，这是由于Ag@C促进了电极表面甲硝唑还原反应的电子传递。 2.3 实验条件的优化 2.3.1 pH值的优化 pH值是电化学检测的重要影响因素，因此需对电化学检测甲硝唑过程中的pH值进行优化。实验通过循环伏安法考察了Ag@C/N-RGO/MWCNTs/GCE在不同pH值（5.0、6.0、7.0、8.0、9.0）的0.1mol/L磷酸缓冲溶液中10-4 mol/L MNZ的电化学信号响应，扫速为100mV/s。从图5a可以看出，pH为5～7时，MNZ的还原峰电流(Ip)随着pH值的增加而逐渐增大。pH＞7后，MNZ的Ip逐渐降低，且pH7处电流响应最强。 2.3.2 富集时间、富集电势的优化 通过LSV考察了Ag@C/N-RGO/MWCNTs/GCE在富集时间20～140s之间的电化学响应，结果显示在20～100s还原峰电流随着富集时间的增加而增大，超过100s后，峰电流随着富集时间的增大而减小（图6a）。 2.4 扫描速度的影响 扫描速度对电化学检测起着重要作用，可以通过扫速和电流的关系来判断修饰电极反应属于表面吸附控制还是扩散控制。采用LSV考察了Ag@C/N-RGO/MWCNTs/GCE在20～200 mV/s的扫描速度范围内对10-4 mol/L MNZ的电化学响应。 2.5 标准曲线及检出限 在优化条件下，于-0.8～-0.2 V范围内研究了Ag@C/N-RGO/MWCNTs/GCE在不同浓度MNZ中获得的LSV曲线，结果如图8a。 2.6 重现性、稳定性 平行制备5支Ag@C/N-RGO/MWCNTs修饰电极，在最优条件下检测MNZ，计算响应电流的相对标准偏差（RSD）为2.5%，实验表明该修饰电极具有良好的重现性。 2.7 干扰实验 在优化实验条件下，对Ca2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、葡萄糖、多巴胺等共存物质进行干扰实验。 2.8 实际样品检测 从药店购买甲硝唑片（0.2 g/片）作为样品，考察制备传感器的实际可用性。 3 结论 结论
引用本文：李瑜，陈瑞雪. 氮掺杂还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管负载Ag@C的制备及在电化学传感器检测甲硝唑的应用[J].化学试剂, 2021, 43(6): 718-723.
