王　琦1,　鄭行望1,　章竹君1,　王曉蘭2(1陜西師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院,陜西西安710062;2陜西教育學(xué)院生化系,陜西西安710061)

　　魯米諾電化學(xué)發(fā)光體系除具有電化學(xué)發(fā)光方法普遍所具有的靈敏度高、重現(xiàn)性好、發(fā)光反應(yīng)可控制性強(qiáng),而且在提高選擇性方面也有有利的因素等優(yōu)點(diǎn)外,還具有發(fā)光量子產(chǎn)率高、氧化電位低、試劑穩(wěn)定、對(duì)溶液中的氧氣等雜質(zhì)的“容忍”程度強(qiáng)等自身特有的優(yōu)點(diǎn),因而受到人們的廣泛關(guān)注.目前,魯米諾電化學(xué)發(fā)光體系已被成功的用于許多無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的分析,并取得了良好的分析特性。但是,國(guó)內(nèi)外對(duì)魯米諾電化學(xué)發(fā)光體系的研究和應(yīng)用大多都集中于在各種不同的電極材料上電氧化魯米諾進(jìn)行發(fā)光分析的研究,對(duì)基于電還原魯米諾電化學(xué)發(fā)光分析法,僅有Ｓ.Ｋｕｌｍａｌａ在1996年曾經(jīng)報(bào)道過(guò)將魯米諾作為發(fā)光標(biāo)記物,在氧化鋁電極上電還原魯米諾進(jìn)行免疫分析測(cè)定魯米諾的研究.還未見基于以魯米諾作為發(fā)光物在各種材料的電極上電還原魯米諾進(jìn)行電化學(xué)發(fā)光分析的研究.我們發(fā)現(xiàn),當(dāng)傳統(tǒng)的碳糊電極中含有少量的ＣＴＭＡＢ時(shí),魯米諾在該修飾電極上的弱電化學(xué)還原電化學(xué)發(fā)光信號(hào)被Ｈ2Ｏ2所增敏.據(jù)此建立了一種新的測(cè)定過(guò)氧化氫的電化學(xué)發(fā)光分析方法.我們的研究結(jié)果進(jìn)一步表明該方法與基于電氧化魯米諾電化學(xué)發(fā)光法相比,因多數(shù)物質(zhì)不能和魯米諾在還原條件下所發(fā)光,所以該體系在測(cè)定條件下所受到的干擾較少,顯示出較好的選擇性.
2　試驗(yàn)部分
2.1 試劑
　　魯米諾(Ｌｕｍｉｎｏｌ)貯備液:1×10-2ｍｏｌ/Ｌ,稱取魯米諾1.100%0ｇ(自制)用1ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ溶液溶解后,配制成1Ｌ溶液,貯于棕色瓶中避光保存.配制1×10-2ｍｏｌ/Ｌ過(guò)氧化氫儲(chǔ)備液,用時(shí)稀釋至所需濃度.所用介質(zhì)為飽和硼砂,所用其他試劑均為分析純,水為二次蒸餾水.
2.2 儀器
　�。模剩�292恒電位儀(上海雷磁儀器廠)和一臺(tái)超低頻信號(hào)發(fā)生器用于調(diào)節(jié)、控制各種電解信號(hào).微機(jī)控制式ＩＦＦＬ型超微弱化學(xué)發(fā)光分析儀(Ｒ456光電倍增管)用于檢測(cè)和記錄電化學(xué)發(fā)光信號(hào).電解池是由一容量為10ｃｍ3的稱量瓶加工而成.其中三電極系統(tǒng)的工作電極為修飾碳糊電極(面積為1.8ｃｍ2),輔助電極為鉑絲電極(面積為2.0ｃｍ2),參比電極為Ａｇ/ＡｇＣｌ標(biāo)準(zhǔn)參比電極.
2.3 碳糊電極的制作方法
　　將5.00ｍＬ1×10-3ｍｏｌ/Ｌ魯米諾溶液加入到5.0ｇ碳粉中,然后加入大約40ｍＬ丙酮,攪拌幾小時(shí)使丙酮揮發(fā).待丙酮快揮發(fā)完時(shí),將此糊狀溶液在60℃下烘干以除去丙酮.在此含有魯米諾的干碳粉中加入2.5ｍＬ液體石蠟(碳粉∶石蠟約為3∶1),在研缽中充分研磨1ｈ,放置一段時(shí)間后,再充分研磨1ｈ,從而獲得組成均勻的碳糊.將此碳糊緊密填入一長(zhǎng)5ｃｍ,直徑為3ｍｍ,中間插一鐵釘?shù)乃芰蠄A管的一端(鐵釘直徑和塑料管的直徑相匹配),填裝長(zhǎng)度為3ｍｍ,鐵釘上連有銅絲導(dǎo)電,將電極表面在光滑的紙上刨光備用.為了改變魯米諾的發(fā)光微環(huán)境,在液體石蠟中事先加入0.5%的ＣＴＭＡＢ.

　　

2.4 分析方法
　　將魯米諾和ＣＴＭＡＢ修飾的碳糊電極置于飽和硼砂空白溶液和含有過(guò)氧化氫的樣品溶液的電解池中,施加階躍電位0～-0.9Ｖ于工作電極,記錄體系的空白電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度值和樣品的增強(qiáng)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度值,并以相對(duì)電化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度的峰值高度進(jìn)行樣品的定量分析.
3　結(jié)果與討論
3.1 介質(zhì)的的選擇
　　介質(zhì)不僅影響過(guò)氧化氫電化學(xué)發(fā)光反應(yīng),而且影響電化學(xué)發(fā)光分析的重現(xiàn)性.我們分別考察了硼砂緩沖液(飽和)、Ｎａ2ＣＯ3(0.1ｍｏｌ/Ｌ)、ＮａＨＣＯ3(0.1ｍｏｌ/Ｌ)、ＮａＯＨ(0.1ｍｏｌ/Ｌ)等介質(zhì)對(duì)以上兩方面分析特性的影響,信噪比分別為8 6,0 82,1 14和4 38.可見以硼砂為介質(zhì)時(shí),過(guò)氧化氫的增敏電化學(xué)發(fā)光信號(hào)與魯米諾的空白電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的信噪比最大,且重現(xiàn)性較好.因此,采用飽和硼砂緩沖溶液為介質(zhì)
3.2　電化學(xué)參數(shù)的選擇
3.2.1　電解方式的選擇
　　　電化學(xué)發(fā)光的分析特性與激發(fā)信號(hào)的施加方式關(guān)系密切,其主要原因是電生發(fā)光物的產(chǎn)生速度、在擴(kuò)散層中的動(dòng)態(tài)分布和電化學(xué)反應(yīng)與化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的匹配程度等步驟受電化學(xué)激發(fā)信號(hào)的方式的調(diào)控.我們研究了電位線性掃描、脈沖電解、單階躍和循環(huán)伏安電解方式對(duì)電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的影響,得到的信噪比分別為1.42,1.61,2.25,1.48.結(jié)果表明,單階躍掃描方式呈現(xiàn)出更好的電化學(xué)發(fā)光分析特性(見表1),所以選擇掃描方式為單階躍進(jìn)行過(guò)氧化氫的電化學(xué)發(fā)光分析研究.

　　

3.2.2 終止電位的選擇
　　　在不同的終止電位下測(cè)定過(guò)氧化氫增敏的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)與魯米諾的空白電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的信噪比.結(jié)果表明,當(dāng)終止電位為-0.3Ｖ和-0.5Ｖ時(shí),反應(yīng)體系的信噪比較小;當(dāng)終止電位變?yōu)?0.9Ｖ時(shí),增敏的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的信噪比最大;電位變?yōu)?1.1Ｖ和-1.3Ｖ時(shí),增敏的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的信噪比又開始下降,所以選擇終止電位為-0.9Ｖ.
3.3 魯米諾濃度的選擇
　　魯米諾濃度是影響過(guò)氧化氫增敏電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的重要條件,它決定著過(guò)氧化氫增敏電化學(xué)發(fā)光信號(hào)與魯米諾的背景電化學(xué)發(fā)光的信號(hào)強(qiáng)度的信噪比.研究結(jié)果顯示,將1.0×10-4ｍｏｌ/Ｌ的魯米諾固定在碳糊中,過(guò)氧化氫的電化學(xué)發(fā)光增敏作用最強(qiáng).
3.4 ＣＴＭＡＢ含量的選擇
　　固定于碳糊中的魯米諾的弱電化學(xué)發(fā)光信號(hào)受過(guò)氧化氫的增敏,且其增敏作用與表面活性劑(ＣＴＭＡＢ)的量有關(guān).表面活性劑修飾電極所提供的發(fā)光反應(yīng)微環(huán)境更有利于過(guò)氧化氫增敏魯米諾的電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)過(guò)程.我們分別考察了0.10%(石蠟∶ＣＴＭＡＢ,質(zhì)量比)、0.30%、0.50%和0.70%的ＣＴＭＡＢ測(cè)定過(guò)氧化氫增敏的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)與魯米諾的空白電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的信噪比.結(jié)果表明,當(dāng)ＣＴＭＡＢ的含量為0.50%時(shí),過(guò)氧化氫增敏的電化學(xué)發(fā)光信號(hào)與魯米諾的空白電化學(xué)發(fā)光信號(hào)的信噪比最大,且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性較好,所以選擇0.50%ＣＴＭＡＢ.
3.5 分析特性
　　在最佳實(shí)驗(yàn)條件下,獲得增敏電化學(xué)發(fā)光信號(hào)強(qiáng)度(ΔＩＥＣＬ)與過(guò)氧化氫的濃度ｃ的校準(zhǔn)曲線,校準(zhǔn)曲線上的9個(gè)點(diǎn)均為8次測(cè)定的平均值,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于3.2%.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,過(guò)氧化氫的濃度在1.0×10-5～6.0×10-4ｍｏｌ/Ｌ范圍內(nèi)與ΔＩＥＣＬ呈線性關(guān)系,檢出限為7.3×10-6ｍｏｌ/Ｌ.回歸方程為ΔＩＥＣＬ=23.55ｃ+1.05(ｃ:10-4ｍｏｌ/Ｌ),相關(guān)系數(shù)為0.9919.
3.6 干擾實(shí)驗(yàn)
　　考察了10多種共存離子的影響,對(duì)于5.0×10-5ｍｏｌ/Ｌ的過(guò)氧化氫,測(cè)定誤差≤5%,下列共存離子(ｇ/ｍＬ)不干擾測(cè)定:Ｋ+,Ｎａ+,Ｃａ2+,Ｍｇ2+,ＮＯ-3,ＣｌＯ-3,草酸(1000);Ｃｕ2+,Ｍｎ2+,(500);檸檬酸,ＥＤＴＡ(100);Ｃｏ2+(0.5);Ｆｅ3+,苯甲酸,抗壞血酸等量時(shí)仍干擾.方法有較好的選擇性,對(duì)于復(fù)雜樣品的測(cè)定需采用適當(dāng)?shù)姆蛛x手段.
3.7 分析應(yīng)用
　　為了考察該方法的可靠性,我們對(duì)醫(yī)用過(guò)氧化氫消毒液中過(guò)氧化氫的含量進(jìn)行了測(cè)定,結(jié)果見表2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了方法的準(zhǔn)確性.