專利名稱：一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法
技術領域：
本發明涉及中藥黃酮類物質的測定，特別是一種可以同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，同時涉及該石墨烯修飾玻碳電極的制備方法，屬于電化學分析技術領域。
背景技術：
黃酮類物質蘆丁(Rutin)和槲皮素(Quercetin)廣泛的存在于植物界和人類的日常飲食中，它們參與毛細血管壁的構建，并且可以減低血管的滲透性和脆性，越來越廣泛地被作為抗癌、抗氧化等多功效物質。目前，蘆丁已經作為一種藥物被應用于臨床治療中。作為蘆丁的糖基，槲皮素經常和蘆丁共存。如果某些含有蘆丁的藥片和軟膠囊存放不當，槲皮素也許會出現在蘆丁的水解產物中。而且，他們經常被發現共同存在于中草藥中，例如紅花，槐米，香草，連翹等。然而，同時含有這兩種成分的中草藥卻具有不同藥理作用，紅花，是草紅花干燥的花瓣，經常被用來治療子宮充血，心血管類疾病，血栓癥和高膽固醇。槐米，是槐角干燥的花蕾，具有除熱，參與毛細血管構建和預防高血壓等作用。由于組成成分及各組分的藥效在中藥醫學中是非常重要的，所以發展一種方法用于天然藥物中蘆丁和槲皮素成分的鑒定是非常必要的。目前對黃酮類成分中槲皮素和/或蘆丁的分離和鑒定的分析方法主要有高效液相色譜法、毛細管電泳法或流動注射分析并聯合其他的檢測技術，例如熒光分光光度法、質譜、脈沖極譜法、電化學檢測和化學發光等。這些檢測技術的聯用雖然具有高的選擇性，但也存在一些不利因素，如前處理的繁瑣，操作的復雜性，時間和試劑的大量消耗，高的成本等；而且，在中藥的分析中，應用高效液相色譜經常由于色譜柱的污染造成柱的短壽命。因此急需要發展一種可以同時檢測蘆丁和槲皮素的簡單，快速，準確的方法。采用電化學法進行蘆丁和槲皮素的同時檢測具有設備簡單，檢測周期短，操作容易等優點，因而具有更廣闊的應用前景。并且容易小型化和開發便攜式的儀器，成本低廉， 產業化方便。然而由于蘆丁和槲皮素在常規玻碳電極上的氧化電位相近，蘆丁和槲皮素的氧化峰出現重疊，這就限制了其應用于蘆丁和槲皮素的同時測定。
發明內容
基于對玻碳電極進行化學修飾可以改善其電化學性能，本發明提供一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法。其技術解決方案是—種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，該方法采用石墨烯修飾玻碳電極作為工作電極，采用循環伏安法和差示脈沖伏安法對蘆丁和槲皮素進行同時測定。上述基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法具體包括以下步驟
a選取天然石墨為原料制備石墨烯，或購買商品化的石墨烯；b將步驟a得到的石墨烯溶于蒸餾水中，配制成濃度為1 2mg/mL的石墨烯分散水溶液，取2 μ L 3 μ L上述濃度的石墨烯分散水溶液滴涂到潔凈的玻碳電極的表面，再置于紅外燈下烤干即得石墨烯修飾電極；C將步驟b得到的石墨烯修飾電極作為工作電極，與作為參比電極的飽和甘汞電極，作為對電極的鉬絲電極組成三電極系統，在CHI-660B電化學工作站上完成蘆丁和槲皮素的同時電化學測定。上述步驟a中，所述石墨烯的制備方法包括以下步驟al選取天然石墨為原料制備氧化石墨；a2將氧化石墨溶于蒸餾水中，按Img氧化石墨需置于ImL 1. 2mL蒸餾水的比例添加，添加完成后所得氧化石墨溶液呈紅棕色懸浮液，超聲振蕩至溶液清晰透明無顆粒狀物質，再將所得氧化石墨溶液與胼溶液混合，氧化石墨溶液與胼溶液的體積比為4 1，二者混合后呈黑色懸浮液，然后將黑色懸浮液緩慢升溫至95°C 100°C，并在此溫度下回流反應Mh，反應完成后過濾得濾渣，再對濾渣進行洗滌干燥，得到石墨烯。上述步驟al中，所述氧化石墨的制備方法包括以下步驟將2. 5g 3g天然鱗片石墨緩慢加入到裝有57mL 65mL濃硫酸的燒杯中，攪拌并在冰浴條件下向燒杯中繼續緩慢加入1. 2g 1. 25g硝酸鈉與7g 7. 5g高錳酸鉀組成的混合物，然后在冰浴條件下反應2h，再置于32°C 38°C水浴中，保溫25min 30min，保溫完成后向燒杯中緩慢加入1 IOmL 115mL 二次蒸餾水，然后升溫至98°C，并在此溫度下維持15min，再向燒杯中加入溫水稀釋，直至燒杯內溶液體積達到350mL停止溫水加入，然后向燒杯中加入H2O2，趁熱過濾，直至濾液中無S042—，收集濾渣，并將濾渣于50°C在P2O5存在下干燥Mh，得到氧化石墨。上述步驟c中，所述電化學測定的方法包括以下步驟將石墨烯修飾電極先在空白底液中進行多次循環伏安掃描，掃描電壓為-0. 1 0. 7V，掃描速率為80mV/s，直到曲線穩定為止；然后將三電極系統放于適量蘆丁和槲皮素的標準溶液中，開路富集60s，靜止k，在-0. IV 0. 7V掃描區間內進行循環伏安法和差示脈沖伏安分析，掃描速率為100mV/S。每次掃描結束后，將石墨烯修飾電極置于pH 7.0的空白磷酸鹽緩沖溶液中， 在-0. 2 1. OV電位區間循環伏安法掃描至蘆丁和槲皮素的電化學響應消失，即可更新電極表面，更新后的石墨烯修飾電極室溫下保存待用。上述空白底液為磷酸鹽緩沖溶液，該磷酸鹽緩沖溶液的濃度為0. lmol/L, pH為 7. 0。 本發明的有益技術效果是 本發明提供了一種同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，首先是石墨烯修飾玻碳電極的制備，選取石墨烯作為玻碳電極的修飾材料，先采用改進的哈默法制備氧化石墨，然后通過控制氧化石墨與胼添加量的配比、反應溫度與回流反應時間制得具有納米片層結構的石墨烯，選取石墨烯配制合適濃度的石墨烯分散水溶液，再將適量石墨烯分散水溶液滴涂到潔凈的玻碳電極表面，并在紅外燈下烤干制得石墨烯修飾玻碳電極。再次是選取上述石墨烯修飾電極為工作電極，并與飽和甘汞電極、鉬絲電極組成三電極系統，對蘆丁和槲皮素進行電化學測定。經驗證，該三電極系統對蘆丁和槲皮素具有高的催化活性，檢測的靈敏度高，氧化反應的過電位低，選擇性好，可以實現對蘆丁和槲皮素的同時測定，是一種高穩定性、高靈敏度和高選擇性的檢測電極，而且其制備工藝簡單，原理可靠，環境友好。
下面結合附圖與具體實施方式
對本發明作進一步說明圖1為實施例1制得的石墨烯透射電鏡照片；圖2為實施例1制得的石墨烯修飾電極同時測定相同濃度的蘆丁和槲皮素的差示脈沖曲線。
具體實施例方式實施例1稱取2. 5g粒度為200目的天然鱗片，將其緩慢加入到裝有57. 5mL濃硫酸的燒杯中，攪拌并在冰浴條件下向燒杯中繼續緩慢加入1. 25g硝酸鈉與7. 5g高錳酸鉀組成的混合物，然后在冰浴條件下反應2h，再置于32°C 38°C水浴中，保溫30min，保溫完成后向燒杯中緩慢加入115mL 二次蒸餾水，然后升溫至98°C，并在此溫度下維持15min，再向燒杯中加入40°C的溫水稀釋，直至燒杯內溶液體積達到350mL停止溫水加入，然后向燒杯中加入質量百分比濃度為5%的H2O2，趁熱過濾，直至濾液中無S042_ (用BaCl2溶液檢測)，收集濾渣， 并將濾渣于50°C在P2O5存在下干燥Mh，得到氧化石墨，密封保存待用。稱取IOOmg上述氧化石墨放入裝有IOOmL蒸餾水的圓底燒瓶中，添加完成后所得氧化石墨溶液呈紅棕色懸浮液，超聲振蕩至溶液清晰透明無顆粒狀物質，再量取20mL該氧化石墨溶液并與5mL胼溶液混合，混合后呈黑色懸浮液，然后將黑色懸浮液緩慢升溫至 100°C，并在此溫度下回流反應Mh，反應完成后過濾得濾渣，再用蒸餾水和甲醇將濾渣洗滌干凈，再將洗凈后的濾渣在空氣流通的情況下干燥，得到石墨烯，密封保存待用。選取少量制得的石墨烯進行透射電鏡實驗，所得透射電鏡照片如圖1所示，從圖1中可以看出，本實施例制得的石墨烯具有納米片層結構，形貌良好，具有完整的二維平面結構。將上述石墨烯配制成濃度為lmg/mL的石墨烯分散水溶液，取2 μ L滴涂到潔凈的玻碳電極的表面，再置于紅外燈下烤于即得石墨烯修飾電極。將得到的石墨烯修飾電極作為工作電極，與作為參比電極的飽和甘汞電極， 作為對電極的鉬絲電極組成三電極系統，在CHI-660B電化學工作站上用于對濃度為 lX10-4mol/L的蘆丁和濃度為lX10_4mOl/L的槲皮素同時進行電化學測定。電化學測定方法如下將石墨烯修飾電極先在空白底液中進行多次循環伏安掃描，掃描電壓為-ο. 1 0. 7V，掃描速率為80mV/s，直到曲線穩定為止；然后將三電極系統放于上述濃度的蘆丁和槲皮素的標準溶液中，開路富集60s，靜止k，在-0. IV 0. 7V掃描區間內進行循環伏安法和差示脈沖伏安分析，掃描速率為100mV/S。圖2分別示出在得到的石墨烯修飾電極上濃度均為lX10_4mol/L的蘆丁與槲皮素混合后的差示脈沖曲線a，濃度為lX10_4mol/L的槲皮素單獨存在時的差示脈沖曲線b，濃度為lX10_4mOl/L的蘆丁單獨存在時的差示脈沖曲線c，濃度均為lX10_4mOl/L的蘆丁和槲皮素混合后的混合液在裸玻碳電極上的差示脈沖曲線d。從圖2中可以看出，未經修飾的裸玻碳電極(圖2曲線d)上蘆丁與槲皮素的靈敏度較低且不能分離，而在石墨烯修飾電極上蘆丁與槲皮素得到了很好的分離，氧化峰電位差為124mV，并且兩者同時存在時不會對其中一組分的電化學信號產生影響，可實現蘆丁和槲皮素的同時測定，而且峰電流得到明顯的增大(是裸玻碳電極的5倍以上)；并得到了蘆丁和槲皮素的工作曲線，蘆丁ip( μ A) = 14. 65+4088. 25C(mol/L), R = 0. 9996 ；槲皮素 ip ( μ A) = 11. 35+4018. 56C(mol/L), R = 0. 9995，該三電極系統對蘆丁和槲皮素的檢出限分別為1. 2X 10_8mol/L和9. 0X 10_9mol/L。而且，作為工作電極的石墨烯修飾電極連續檢測的重復性好，穩定性高且易被更新。上述電化學測定方法中，空白底液選用濃度為0. lmol/L、pH為7. 0的磷酸鹽緩沖液，該磷酸鹽緩沖液采用下述方法制備將61. OmL濃度為0. 2mol/L的磷酸氫二鈉和39mL 濃度為0. 2m ol/L的磷酸二氫鈉混合，得到濃度為0. 2mol/L、pH為7. 0的磷酸鹽緩沖液，再取25mL上述磷酸鹽緩沖液并稀釋到50mL即得濃度為0. lmol/L、pH為7. 0的磷酸鹽緩沖液。上述濃度為1 X 10_4mol/L的蘆丁和濃度為1 X 10_4mol/L的槲皮素的混合溶液的制備方法如下稱取0. 332g蘆丁，乙醇溶解，定容到50mL容量瓶中，得到濃度為 lX10_2mOl/L的蘆丁溶液；稱取0. 151g槲皮素，乙醇溶解，定容到50mL容量瓶中，得到濃度為1 X 10_2mol/L的槲皮素溶液；分別量取0. 5mL濃度為1 X 10_2mol/L的蘆丁溶液，0. 5mL濃度為1 X 10_2mol/L的槲皮素溶液，25mL濃度為0. 2mol/L、pH 7. 0的磷酸鹽緩沖液一并置于 50mL容量瓶中，二次蒸餾水水定容，得到濃度為lX10_4mol/L的蘆丁和lX10_4mol/L的槲皮素的混合溶液。進一步的，將上述方法制得的石墨烯修飾電極作為工作電極，用于槐米中蘆丁和槲皮素的同時測定。將槐米用蒸餾水洗凈后曬干，然后在烘箱中于50°C干燥4h，粉碎，過篩。稱取2. OOg槐米粉末，加入20mL乙醇中，超聲提取30min，抽濾，濾液旋轉蒸發至少于 10mL，定容于IOmL容量瓶。采用上述電化學方法進行分析測定，得到槐米中槲皮素的濃度為4. 49mg/g，蘆丁的濃度為11. 18mg/g ；加標回收結果顯示該三電極系統對槲皮素和蘆丁測定的回收率分別為99. 8%和100. 1%，相對標準偏差分別為1. 5%和1. 3%，得到了滿意的結果。上述石墨烯修飾電極測定完成后可重復利用，具體操作方法為每次掃描結束后， 將石墨烯修飾電極置于PH7. 0的空白磷酸鹽緩沖溶液中，在-0. 2 1. OV電位區間循環伏安法掃描至蘆丁和槲皮素的氧化還原峰消失，即可更新電極表面，更新后的石墨烯修飾電極室溫下保存待用。上述石墨烯修飾電極也可采用下述方法制得。如石墨烯的制備方法同上，將得到的石墨烯配制成濃度為1. 5mg/mL的分散水溶液，取2μ L滴涂到潔凈的玻碳電極的表面，再置于紅外燈下烤干即得石墨烯修飾電極。再如石墨烯的制備方法同上，將得到的石墨烯配制成濃度為2mg/mL的分散水溶液，取2μ L滴涂到潔凈的玻碳電極的表面，再置于紅外燈下烤干即得石墨烯修飾電極。如將商品化的石墨烯配制成濃度為11^/!^的分散水溶液，取3 4 1^滴涂到潔凈的玻碳電極的表面，再置于紅外燈下烤干即得石墨烯修飾電極。應當理解的是，上述針對較佳實施例的描述較為詳細，并不能因此而認為是對本發明專利保護范圍的限制，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明權利要求所保護的范圍情況下，還可以做出替換、簡單組合等多種變形，這些均落入本發明的保護范圍之內， 本發明的請求保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求
1.一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于該方法采用石墨烯修飾玻碳電極作為工作電極，采用循環伏安法和差示脈沖伏安法對蘆丁和槲皮素進行同時測定。
2.根據權利要求1所述的一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于包括以下步驟a選取天然石墨為原料制備石墨烯，或購買商品化的石墨烯；b將步驟a得到的石墨烯溶于蒸餾水中，配制成濃度為1 ang/mL的石墨烯分散水溶液，取2 μ L 3 μ L上述濃度的石墨烯分散水溶液滴涂到潔凈的玻碳電極的表面，再置于紅外燈下烤干即得石墨烯修飾電極；c將步驟b得到的石墨烯修飾電極作為工作電極，與作為參比電極的飽和甘汞電極，作為對電極的鉬絲電極組成三電極系統，在CHI-660B電化學工作站上完成蘆丁和槲皮素的同時電化學測定。
3.根據權利要求2所述的一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于步驟a中，所述石墨烯的制備方法包括以下步驟al選取天然石墨為原料制備氧化石墨；a2將氧化石墨溶于蒸餾水中，按Img氧化石墨需置于ImL 1. 2mL蒸餾水的比例添加， 添加完成后所得氧化石墨溶液呈紅棕色懸浮液，超聲振蕩至溶液清晰透明無顆粒狀物質， 再將所得氧化石墨溶液與胼溶液混合，氧化石墨溶液與胼溶液的體積比為4 1，二者混合后呈黑色懸浮液，然后將黑色懸浮液緩慢升溫至95°C 100°C，并在此溫度下回流反應 Mh，反應完成后過濾得濾渣，再對濾渣進行洗滌干燥，得到石墨烯。
4.根據權利要求3所述的一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于步驟al中，所述氧化石墨的制備方法包括以下步驟將2. 5g 3g天然鱗片石墨緩慢加入到裝有57mL 65mL濃硫酸的燒杯中，攪拌并在冰浴條件下向燒杯中繼續緩慢加入1. 2g 1. 25g硝酸鈉與7g 7. 5g高錳酸鉀組成的混合物，然后在冰浴條件下反應2h，再置于32°C 38°C水浴中，保溫25min 30min，保溫完成后向燒杯中緩慢加入IlOmL 115mL 二次蒸餾水，然后升溫至98°C，并在此溫度下維持 15min，再向燒杯中加入溫水稀釋，直至燒杯內溶液體積達到350mL停止溫水加入，然后向燒杯中加入H2O2，趁熱過濾，直至濾液中無8042_，收集濾渣，并將濾渣于50°C在P2O5存在下干燥Mh，得到氧化石墨。
5.根據權利要求2所述的一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于步驟c中，所述電化學測定的方法包括以下步驟將石墨烯修飾電極先在空白底液中進行多次循環伏安掃描，掃描電壓為-0. 1 0. 7V， 掃描速率為80mV/s，直到曲線穩定為止；然后將三電極系統放于適量蘆丁和槲皮素的標準溶液中，開路富集60s，靜止k，在-0. IV 0. 7V掃描區間內進行循環伏安法和差示脈沖伏安分析，掃描速率為100mV/S。
6.根據權利要求5所述的一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于每次掃描結束后，將石墨烯修飾電極置于PH 7.0的空白磷酸鹽緩沖溶液中，在-0. 2 1. OV電位區間循環伏安法掃描至蘆丁和槲皮素的電化學響應消失，即可更新電極表面，更新后的石墨烯修飾電極室溫下保存待用。
7.根據權利要求5所述的一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，其特征在于所述空白底液為磷酸鹽緩沖溶液，該磷酸鹽緩沖溶液的濃度為0. Imol/ L，pH 為 7.0。
全文摘要
本發明公開一種基于石墨烯修飾電極同時測定蘆丁和槲皮素的電化學方法，該方法采用石墨烯修飾玻碳電極作為工作電極，采用循環伏安法和差示脈沖伏安法對蘆丁和槲皮素進行同時測定。本發明利用石墨烯作為電極的修飾材料，使兩種中藥黃酮類物質蘆丁和槲皮素在此修飾電極上得到了電化學的分離，實現了直接電化學測定法同時測定槐米中蘆丁和槲皮素含量的目的。
文檔編號G01N27/48GK102288669SQ201110112989
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月4日 優先權日2011年5月4日
發明者夏建飛, 張菲菲, 朱玲艷, 王宗花, 趙凱, 遲德玲 申請人:青島大學