纳米TiN碳糊电极对青霉素的电化学检测

doi:10.7503/cjcu20160859

高等学校化学学报 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (4): 541.doi: 10.7503/cjcu20160859

纳米TiN碳糊电极对青霉素的电化学检测

孙一焱, 卢善富(), 王海宁, 相艳

仿生能源材料与器件北京市重点实验室, 北京航空航天大学空间与环境学院, 北京 100191

收稿日期:2016-11-30 出版日期:2017-04-10 发布日期:2019-08-13
作者简介:联系人简介: 卢善富, 男, 博士, 副教授, 博士生导师, 主要从事电化学方面的研究. E-mail: lusf@buaa.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21576007)资助

Electrochemical Detection of Penicillin Based on Titanium Nitride Nanoparticles Carbon Paste Electrode^†

SUN Yiyan, LU Shanfu^*(), WANG Haining, XIANG Yan

Beijing Key Laboratory of Bio-inspired Energy Materials and Devices, School of Space and Environment,Beihang University, Beijing 100191, China

Received:2016-11-30 Online:2017-04-10 Published:2019-08-13
Contact: LU Shanfu E-mail:lusf@buaa.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21576007)

摘要/Abstract

摘要：

以纳米氮化钛(TiN)为电活性物质, 制备了用于检测青霉素的纳米TiN修饰碳糊电极. 研究了该碳糊电极中石墨与纳米TiN的质量比、电极面积、溶液pH值及缓冲容量等因素对青霉素检测效果的影响. 结果表明, 在优化的条件(石墨与TiN的质量比为2∶1, 电极面积为1 mm², 溶液pH值为7.2以及缓冲容量为20 mmol/L KH₂PO₄)下, 该电极检出限为2×10^-5 mol/L, 线性检测范围为4×10^-5~3.2×10^-3 mol/L. 利用Zeta电位及交流阻抗的方法, 揭示了纳米TiN碳糊电极检测青霉素的机理为纳米TiN对青霉素的特异性吸附. 纳米TiN碳糊电极展现出良好的稳定性、选择性和重复性, 在青霉素检测领域具有广阔的应用前景.

关键词: 氮化钛, 青霉素, 碳糊电极, 电化学检测

Abstract:

A titanium nitride nanoparticles(TiN) modified carbon paste electrode was prepared to detect penicillin. The effects of the mass ratio of titanium nitride to graphite, electrode area, pH value and concentration of the buffer solution on the detection of penicillin were studied. With the optimized conditions, the electrode offered a minimum detection limit of 2×10^-5mol/L and a linear dynamic range of 4×10^-5—3.2×10^-3mol/L. Moreover, the detection mechanism was an adsorption action, which was revealed by the zeta potential and electrochemical impedance spectroscopy characterizations. Overall, the TiN modified carbon paste electrode shows good stability, high selectivity, excellent repeatability and a promising application in penicillin detection.

Key words: Titanium nitride, Penicillin, Carbon paste electrode, Electrochemical detection

中图分类号:

O657

TrendMD:

孙一焱, 卢善富, 王海宁, 相艳. 纳米TiN碳糊电极对青霉素的电化学检测. 高等学校化学学报, 2017, 38(4): 541.

SUN Yiyan, LU Shanfu, WANG Haining, XIANG Yan. Electrochemical Detection of Penicillin Based on Titanium Nitride Nanoparticles Carbon Paste Electrode^†. Chem. J. Chinese Universities, 2017, 38(4): 541.

图/表 7

Fig.1 CV curves of nano titanium nitride modified carbon paste electrode in 10 mmol/L K3[Fe(CN)6] and 1 mol/L NaCl solution(scan rate=20 mV/s)(A) and the linear relation ship between the electrode potential and the penicillin concentration(B)

Fig.2 Effects of the electrode area(A) and mixture ratios(B) on detection performanceInset of (A) is the picture of the electrodes with area of 1, 4 and 16 mm2, respectively. (A) a. S=1 mm2; b. S=4 mm2; c. S=16 mm2; (B) a. graphite; b. m(graphite)/m(TiN)=5∶1; c. m(graphite)/m(TiN)=2∶1; d. m(graphite)/m(TiN)=1∶1; e. m(graphite)/m(TiN)=1∶2.

Fig.3 Effects of concentration of the buffer solution(A) and pH value(B) on detection performance c(KH2PO4)/(mol·L-1): a. 0.01; b. 0.02; c. 0.1.

Fig.4 Linear calibration curve of the electrode potential to the Penicillin concentration

Fig.5 Selectivity(A) and repeatability(B) of the electrode(A) a. Penicillin; b. oxytetracycline; c. tetracycline; d. erythromycin.

Fig.6 Schematic diagram of penicillin adsorption on nano-titanium nitride

Fig.7 Zeta potential change of nano titanium nitride with the penicillin concentration(A) and the EIS of different concentrations of penicillin in 10 mmol/L potassium ferricyanide solution(B)(B) a. Bare; b. 1 mmol/L penicillin; c. 5 mmol/L penicillin; d. 10 mmol/L penicillin; e. 15 mmol/L penicillin.

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