盐酸克伦特罗中纳米CeO2 修饰碳糊电极微分脉冲伏安法检测方案(电化学工作站)

分析测试学报FENXICESHIXUEBAO (Joumal of Instrumental Analysis)第28卷第4期2009年4月Vol.28 No.4454~457 455第4期宋诗稳等：纳米 CeO，修饰碳糊电极微分脉冲伏安法对盐酸克伦特罗的测定 纳米 CeO，修饰碳糊电极微分脉冲伏安法对盐酸克伦特罗的测定 宋诗稳，于 浩，刘珍叶，齐广才 (延安大学 化学与化工学院，陕西 延安 716000) 摘 要：研究了盐酸克伦特罗(CLB)在纳米 CeO，修饰碳糊电极上的电化学行为。结果表明：在0.10 mol·L的 HCD溶液中， CLB于 +0.40 V(vs SCE)左右处产生1对准可逆的氧化还原峰。与裸碳糊电极相比，CLB在修饰电极上的电流响应明显增大，据此建立了尿样中 CLB的微分脉冲伏安测定方法。线性范围为5.0 x10=~6.0 x10mol·L(r=0.9982， n=7)，检出限为2.5 x10’mol·L(3s，)，加标回收率为96%~104%。 关键词：盐酸克伦特罗；微分脉冲伏安法；纳米 CeO，；碳糊电极 中图分类号：：S859.84 文献标识码：A 文章编号：1004-4957(2009)04-0454-04 D iffe rential Pulse Voltammetric Detem ination of Clenbuterol withCarbon Paste Electrode Modified by Nano-CeO2 SONG Shiwen， YU Hao， L IU Zhen-ye， QIGuang-cai (College of Chem istry and Chem ical Engineering，Yan an University，Yan an716000， China) AbstractThe electrochem ical behavior of clenbutero1(CLB) on a nano-CeO2 modified carbon pasteelectrode (nano-Ceo， /CPE) was investigated by using cyclic voltammetric and differential pulse volta-mmetric methodThe result indicated that.in 0. 10 mol·LHCD solution， a pair of quasi-re-versible redox peaks of CLB was observed at + 0.40V(vs SCE). Comparing with that of a bare e-lectrode.，.the current of CLB was greatly increased at a modified electrodeeBased on this.a differential pulse voltammetric method for the detem ination of CLB was establishedThe expermental con-ditions，iirncluding the amount of nanoCeO2， the type and concentration of supporting electro lyte，accumulation potential and time， were op tim ized Under the optimal conditions，，the calibrationcurve was linear in the concentration of 5.0 ×109-6.0 ×10mol·Lwith a correlation coeffi-cient of 0. 998 2 and a detection li it of 2. 5 x10°mol·L.The RSD(n=10) for detem inationof5.0 x10’mol/L CLB was 5.8% and the recoveries of CLB were in the range of 96%-104%.The method showed a good repeatability and high sensitivity， and could be applied in the ina- tion of CLB in smulated urine sample Key words： clenbuterol； differential pulse voltammetry；nano-CeO2；carbon paste electrode 盐酸克伦特罗(clenbuterol， CLB)基4氨基权-(叔丁胺甲基)-3，5二氯苯甲醇盐酸盐，俗称 瘦肉精”，是一种人工合成的β肾上腺受体激动剂，其分子式为C，HCNO·HCl.国外70年代就开始研究其在畜牧生产上的应用，主要用于提高动物的酮体瘦肉率。但 CLB会在动物体内(主要是内脏)产生药物残留。近年来，因食用含有 CLB的猪肉和内脏而引起中毒的报道越来越多，因此对相关样品中CLB含量的准确测定具有重要意义。 目前，已报道的测定 CLB的方法主要有高效液相色谱法1-2]、气相色谱-质谱联用法、酶联免疫分析技术、电化学分析法。其中，郭任霞等制备了多壁碳纳米管-Nafion修饰玻碳电极，采 ( 收稿日期：2008-10-24；修回日期：2008-12-04 ) ( 基金项目：陕西省教育厅专项科研基金资助项目(07JK434)；延安大学专项科研基金资助项目(YD-2007-7)；延安大学研究生教育创 新计划资助项目(YJCX200818) ) ( 第一作者：宋诗稳(1984-)，女，辽宁抚顺人，硕士研究生 ) ( 通讯作者：齐广才 ， Tel： 0 9 11- 2 332037， E-mail： qig c @163. com ) 用电化学方法测定了猪尿中 CLB的含量。纳米稀土氧化物因其独特的性质而广泛应用于贮氢、催化等领域16-7。本实验采用全固相合成法制备了纳米 CeO， 研究了 CLB 在纳米 CeO，修碳碳糊电极上的电化学行为，在此基础上建立了测定尿液中CLB的新方法。 实验部分 1.1 仪器与试剂 LK98BⅡ型电化学工作站(天津市兰力科化学电子高技术有限公司)。实验采用三电极系统电化学池，以 CeO，修饰胡糊电极为工作电极，铂丝电极为辅助电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。文中所有电位值均是相对于饱和甘汞电极的电位。 PHS-3C型精密酸度计(上海雷磁仪器厂)。7200型紫外-可见分光光度计(上海尤尼柯仪器有限公司)。 Ce(NO；)：·6H，O、HC04·2H，O(西安化学试剂厂，分析纯)；石墨粉(国药集团化学试剂有限公司，光谱纯)；盐酸克伦特罗(中国药品生物制品检定所，对照品)。其余试剂均为分析纯，水为去离子水。 1.22Ce0，纳米粒子的制备 纳米 CeO，参考文献[8]制备。光谱法表征结果显示，用该法制备的纳米 CeO，在310mm处的吸收峰值最大，与文献[9]报道一致。 1.3 电极制备 CeO，修饰碳糊电极(CeO，/CPE)的制备：称取0.30g合成的纳米 CeO，和 0.90 g石墨粉于10mL小烧杯中，混合均匀后加入0.60mL液体石蜡，充分搅半直至得到均一的碳糊，将此碳糊装入内径2mm的聚四氟乙烯塑料管中，碳糊在管中的长度约为的1cm，并使管外留有少量的碳糊，从管的另一端插入一根细铜丝作为引线。电极使用前先在称量纸上仔细打磨至表面光滑平整，再用水充分冲洗。 裸碳糊电极(CPE)的制备：制备方法与 CeO，/CPE电极相似，但不加纳米 CeO2，将石墨粉与液体石蜡按1.0g：0.50mL的比例混合。 1.4 实验方法 循环伏安实验：将 CeO，/CPE电极表面冲洗后，在含有一定浓度 CLB的0.10mol·LHCD4溶液中以不同的扫描速率记录：1.2~-0.2V范围内的循环伏安图。 微分脉冲伏安实验：修饰电极制备好后，仔细冲洗其表面，置空白底液中在1.2~-0.2V范围内循环扫描直至电流响应稳定。将活化好的电极置于含有一定浓度 CLB的 0.10 mol·LHCD溶液中，以100mV·s的速率在1.2~-0.2V范围内循环扫描5圈，记录0.0~0.8V范围内的微分脉冲伏安图并测量峰电流。每次测量后，将电极用去离子水冲洗，在称量纸上打磨更新电极表面后，置于空白底液中循环扫描直至电流响应稳定，进行下一次测定。 2结果与讨论 2.1 CLB电化学行为研究 图1a是 5.0 ×10mol·LCLB在裸 CPE电极上的循环伏安图。可以看出， CLB 在 1.15V处产生一不明显的氧化峰，低电位处的氧化和还原峰电位分别为0.44和0.35V。在 CeO，/CPE电极上(图1b)，当电位在1.2~-0.2V范围内变化时，CLB的循环伏安图上出现2组峰，其中，1.1V左右出现一不可逆的氧化峰，另在0.4V左右出现一对准可逆的氧化还原峰，阳极峰电位为0.42V，阴极峰电位为 0.37V。与裸 CPE相比，在 CeO，/CPE电极上 CLB的峰电流明显增大且过电位降低，说明该修饰电极对 CLB的电极反应具有催化作用。 在1.2~-0.2V电位范围内，随着扫描圈数的增加，CLB在循环伏安图上低电位处氧化还原峰电流逐渐增大至一稳定值，而当电位范围为0.6~-0.2V时，低电位处不产生氧化还原峰，这说明高电位处的氧化峰(1.1V)来源于 CLB在电极表面的氧化，而低电位处(0.4V)的氧化还原峰来源于高电位处氧化产物在电极表面的反应5]，且该产物在电极表面具有较强的吸附性。对于一定浓度的 CLB，当 以100mV·s的扫描速率在1.2~-0.2V电位范围内连续扫描5圈后，低电位处的氧化还原峰电流即达到最大。由于低电位处还原峰峰形不好，测量准确度差，故选择低电位处氧化峰定量测定。为了提高测定的灵敏度，在微分脉冲伏安法测定前，先用循环伏安法循环扫描富集，再在0.0V处富集90s后记录0.0~0.8V电位范围内的阳极微分脉冲伏安图，测量峰电流(图2b)，该峰电流与 CLB的浓度在一定范围内有良好的线性关系，据此可建立微分微冲伏安法测定 CLB。 图1 盐酸克伦特罗在裸碳糊电极(a)和CeO，/CPE(b)上的循环伏安图 图2 盐酸克伦特罗在裸裸糊电极(a)和CeO，/CPE(b)上的微分脉冲伏安图 Fig.1 Cyclic voltammograms of CLB onCPE(a) and CeO，/CPE(b) Fig.2 Differential pulse voltammograms of CLBon CPE(a) and CeO，/CPE(b) v=100 mV·s-， ccLB=5.0×10-5 mol·L- ccLB=5.0×10-6 mol·L- 2.2 测定条件的优化 2.2.1 CeO，掺入量的选择 按照实验方法，分别选择纳米 CeO，与石墨粉的质量比为1 ：5、、11：4、1 ：3、、1 ：2、、1 ：1，制备修饰电极并记录0.0~0.8V电位范围内的脉冲伏安图。结果表明，随着纳米CeO，掺入量的增大，脉冲伏安图上CLB的峰电流先增大后减小，这可能是由于纳米 CeO，加入量过大时电极的导电性降低，催化活性反而减小。当纳米 CeO，与石墨粉的质量比达到1 ：3时，峰电流最大，故选择纳米 CeO，与石墨粉的质量比为1 ：3. 2.2.2 底液的选择 按照实验方法，分别记录了一定浓度的 CLB在 NaOH、NH-NHC1、磷酸盐缓冲液(PBS)、NaAc-HAc、B-R、H，SO4、HCD底液中的微分脉冲伏安图。结果表明，在碱性介介NaOH、NH， -NHCl与中性PBS介中峰电流很小；在酸性介质 NaAc- HAc、 B-R、H，SO4中，微分脉冲伏安图于 0.8V附近出现一干扰峰，对0.4V处氧化峰电流的测量有一定的影响；而在 HCD底液中则没有干扰峰，且 CLB的峰形好、峰电流大，故选择 HCD4溶液作为支持电解质。分别选用0.05、0.10、0.50、1.0mol·L的HCD4溶液作为底液，在相同条件下测定峰电流。实验表明，当HCD4浓度为 0.10mo1·L 时，峰形最好，峰电流最大，故选择 HCD4溶液浓度为 0.10mo1·L2.2.3 富集电位与富集时间的影响 按实验方法，当富集电位在-0.3~0.2V之间变化时，CLB的峰电流基本不变(变化值小于±5%)，但富集电位为0.0V时峰形最好，故选择该电位为定量测定时的富集电位。峰电流随富集时间的延长而增加，最后达到稳定值。对于 1.0 ×10°mol·LCLB，富集60 s达到稳定值，对于 5.0×10mol·LCLB，富集时间超过90s后，峰电流基本不变，故选择富集时间为90s. 2.2.4 微分脉冲伏安法实验参数的选择 分别考察了电位增量、脉冲幅度、脉冲宽度、脉冲间隔对峰电流的影响。结果发现，当电位增量为6mV，脉冲幅度为 50mV，脉冲宽度为0.03s，脉冲间隔为0.2s时，峰形最好且峰电流最大。 2.3 线性范围、检出限与电极重现性 在优化条件下， CLB浓度与其微分脉冲伏安峰峰电流在5.0×10~~6.0 ×10mol·L范围内呈线性关系： ba(uA)=4.02 ×10’c(mol·L)+0.45，线性相关系数为0.9982(n=7)，检出限为2.5× 10 mo1·L。对 5.0 ×10'mol·LCLB平行测定10次的相对标准偏差为5.8%，电极具有良好的重现性。 2. 4 干扰实验 在CLB浓度为5.0×10'mol·L，相对标准偏差小于：±5%的情况下，考察了干扰物对 CLB测定的影响，结果表明，600倍的 Zn+， 200倍的 Cd*、Mn*、Mo+、尿素、柠檬酸、苏氨酸，150倍的 Cu*、精氨酸、赖氨酸，100倍的Bi*、抗坏血酸，35倍的 Co*、Ni*、葡萄糖对 CLB的测定无影响。 2.5 模拟尿样中 CLB浓度的测定 表：1 模拟尿样中盐酸克伦特罗的回收率(n=5) Table 1 向尿样中加适量 CLB，摇匀，振荡2min，离心 15min (4000 r/min)， 精密吸取清液 0.50 mL， 加入 0.10 mol·LHCD4至10mL，按实验方法测定峰电流值，计算 CLB浓度。在样品中加入一定浓度的CLB标准溶液测其加标回收率为(96%~104%(见表1)。 Added Found Recovery Average recovery c/(10-7 mmooll·L-) G：/(10-mol·L-1) R/% R/% 5.00 5.12 102 100 4.81 5.06 5.19 104 4.86 97 3 结 论 本文采用全固相法合成了纳米 CeO，，并制备了 CeO，/CPE电极，研究了 CLB在该电极上的电化学行为。与 CPE电极相比，CeO，/CPE电极能显著提高测定CLB的灵敏度，据此建立了测定 CLB的微分脉冲伏安法。该法可用于模拟尿样中 CLB含量的测定。 ( 参考文献： ) ( 11 KOOLEA， B OSMAN JJ， FRANKEJP， et al Multiresidue analysis of B-agonists in human and c alf urine using multimodal s olid-phase e xtraction a nd highperfommance liq u id chromatography with electrochem ical detection[J]. .J J Chroma- togr. 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