CN102944603A - 一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学同分异构体分析测定技术领域，特别是涉及一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法，将介孔功能化修饰电极应用于萘酚异构体的电化学检测，并利用循环伏安法和差分脉冲法实现了萘酚的两种同分异构体的同时电化学测量。本测定方法有效减低了共存物质的干扰，选择性好，灵敏度高，介孔功能化修饰电极能够完全对这两种异构体进行区分并能显著的提高检测灵敏度，这种方法可以被用于萘酚同分异构体在实际水样中的检测。
Description
技术领域
本发明涉及化学同分异构体分析测定技术领域，特别是涉及一种利用功能化介孔材料NH2-SBA15修饰电极同时测定两种萘酚同分异构体的方法。
背景技术
萘酚作为一种常见的有机合成原料或合成中间体，在染料、油脂、药物、农药等行业的制备和合成中应用广泛。萘酚具有1-萘酚（α-萘酚）和2-萘酚（β-萘酚）两种同分异构体, 它们具有相似的化学性质和物理性质，但其用途完全不同, 并且二者常常共存于同一产品中。因此，建立快速、可靠、简便的检测方法，来实现1-萘酚和2-萘酚的同时测定，对工业产品的质量控制和对环境综合治理意义重大。酚类的测定方法主要有荧光光度法、磷光光度法、高效液相色谱法、毛细管电泳法等，上述分析方法各具有一定的优势，比如检测限低、精密度高等，但通常也有都具有检测仪器较为昂贵、使用较为繁琐不便、分析时间较长等缺陷。而电化学方法因其简便、快速、成本低而倍受关注。目前，有关修饰电极对萘酚的催化氧化及同时测定和分离两种萘酚异构体的报道甚少。
发明内容
本发明的目的就是针对上述缺点而提供一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法，将介孔功能化修饰电极应用与萘酚异构体的电化学检测，并利用循环伏安法和差分脉冲法实现了萘酚的两种同分异构体的同时电化学测量。利用介孔材料的功能化制备修饰电极，其电极材料合成简单方便，电极制作较简便，材料价格低廉，电极易于更新，重现性好，无毒，不污染环境，并且本测定方法有效减低了共存物质的干扰，选择性好，灵敏度高，介孔功能化修饰电极能够完全对这两种异构体进行区分并能显著的提高检测灵敏度，这种方法可以被用于萘酚同分异构体在实际水样中的检测。
本发明的技术方案为：一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法，以功能化介孔材料NH2-SBA15和石墨粉制备电极NH2-SBA15/CPE，以NH2-SBA15/CPE为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极，利用循环伏安法和差分脉冲法对萘酚的两种同分异构体进行电化学测量。
具体步骤为：
①用微量移液器分别将一定量的1-萘酚，2-萘酚溶液准确移入含有10mL BR缓冲液（pH2.5）的电解池中，以NH2-SBA15/CPE为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在1.0～0.2 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图；
②将1-萘酚，2-萘酚的浓度分别固定在5.0×10-5mol/L，而变更其中之一的浓度，随着该浓度的增大，示差脉冲伏安图氧化峰电流增加，可得1-萘酚，2-萘酚线性关系曲线；同时测定其检出限；
1-萘酚的线性范围为5.0×10-6-8.0×10-4mol/L，检出限为2.0×10-6mol/L；线性方程为：Ip(μA)=0.09311-0.02182c(mol/L)，相关系数R=0.9980；
2-萘酚的线性范围为5.0×10-6-1.0×10-4mol/L，检出限为2.0×10-6mol/L，线性方程为：Ip(μA)=0.35681-0.03184c(mol/L)，相关系数R=0.9975；
③结合上述线性关系，对未知浓度的萘酚异构体样品进行测定，分别计算出1-萘酚和2-萘酚的浓度：将未知浓度的1-萘酚、2-萘酚混合溶液放在电解池中，以NH2-SBA15/CPE为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在1.0～0.2V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图；在各自峰电位处分别测得各同分异构体的IP值；将所测得的IP值分别代入上述所得的线性方程中，计算得1-萘酚、2-萘酚各自的浓度。
本发明的有益效果为：本发明利用了有序多孔氧化硅的吸附特性，提高了富集效率。利用了修饰多孔氧化硅表面大量的-NH2基团，进一步催化氧化了萘酚异构体，提高了灵敏度，改善了选择性。1-萘酚和2-萘酚的氧化峰电位之差可达到200 mV以上，完全可以实现两者的同时测定。因此，介孔功能化修饰电极能够完全对这两种异构体进行区分并能显著的提高检测灵敏度，这种方法可以被用于萘酚同分异构体在实际水样中的检测。
附图说明：
图1所示为裸碳电极（CPE），SBA15和NH2-SBA15化学修饰电极分别在含有5×10-6mol/L 1-萘酚、2-萘酚的B-R （pH=2.5）底液中的差分脉冲伏安图；
图2所示为不同浓度的1-萘酚的差分脉冲图；
图3所示为不同浓度的2-萘酚的循环伏安图；
图4所示为1-萘酚的浓度-峰电流工作曲线；
图5所示为2-萘酚的浓度-峰电流工作曲线。
其中，1-CPE，2-NH2-SBA15/CPE，3-SBA15/CPE，4-0μmol/L，5-20μmol/L，6-100μmol/L，7-40μmol/L，8-60μmol/L，9-80μmol/L。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例1
1．SBA15合成
的合成：SBA15合成以P123为结构导向剂。取3.286 g P123溶于30 g 去离子水中，加入98 g 2 mol/L的HCl溶液，在40℃下搅拌溶液至透明，滴加入6.944 g TEOS， 40 ℃搅拌晶化24h, 而后转至老化瓶中于80 ℃静置老化48h。抽滤，产物依次用二次水、乙醇洗涤至中性，转至真空箱中干燥。干燥产物在箱式高温电阻炉中以1℃/min 速率升温至550 ℃煅烧6h，得到产物SBA15备用。实验所用各原料的摩尔比约为n(TEOS):n(P123):n(HCl):n(H2O) = 1:0.017:5.8:181。
．介孔材料NH2-SBA15的合成过程
氨基化SBA-15的合成步骤：取1 g SBA15于三口瓶中，加入30 mL无水甲苯，室温搅拌均匀，然后缓慢滴加2.5 mL APTES ,继续搅拌1 h后升温至70 ℃,回流18 h。反应后抽滤得到产品，并用甲苯和异丙醇各洗涤三次，于150 ℃真空烘10 h，即可得到NH2-SBA15。
3.电极的制作
0.8 g石墨粉和0.2 g介孔材料NH2-SBA15于玛瑙研钵中，研磨充分搅拌均匀后逐滴加入二甲基硅油1200μL，边搅拌压实边滴加，待其形成有韧性的较小片状物，用研钵棒按压形成鱼鳞状片成后装入直径约5 mm的玻璃管中，用细玻璃棒压紧，用铜丝缠上黑色胶带（更新电极时，防止铜丝过多的***而无法更新）作导线引出，另一端在光滑干净的薄纸上抛光，用二次水洗净即制得纯碳糊电极。须更新表面时，将碳糊挤出2~3 mm后在称量纸上抛光，以二次水洗净即可。
4. 利用上述介孔材料NH2-SBA15修饰电极测定萘酚两种同分异构体的方法，具体步骤为，
①用微量移液器分别将一定量的1-萘酚，2-萘酚溶液准确移入含有10mL BR缓冲液（pH2.5）的电解池中，以上述电极(NH2-SBA15/CPE)为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在1.0～0.2 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图；
②将1-萘酚，2-萘酚的浓度分别固定在5.0×10-5mol/L，而变更其中之一的浓度，随着该浓度的增大，示差脉冲伏安图氧化峰电流增加，可得1-萘酚，2-萘酚线性关系曲线；同时测定其检出限；
1-萘酚的线性范围为5.0×10-6-8.0×10-4mol/L，检出限为2.0×10-6mol/L；线性方程为：Ip(μA)=0.09311-0.02182c(mol/L)，相关系数R=0.9980；
萘酚的线性范围为5.0×10-6-1.0×10-4mol/L，检出限为2.0×10-6mol/L，线性方程为：Ip(μA)=0.35681-0.03184c(mol/L)，相关系数R=0.9975。
③结合上述线性关系，对未知浓度的萘酚异构体样品进行测定，分别计算出1-萘酚和2-萘酚的浓度：将未知浓度的1-萘酚、2-萘酚混合溶液放在电解池中，以上述电极(NH2-SBA15/CPE)为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在1.0～0.2V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图。在各自峰电位处分别测得各同分异构体的IP值；将所测得的IP值分别代入上述所得的线性方程中，计算得1-萘酚、2-萘酚各自的浓度。
由此可见，NH2-SBA15修饰电极能够完全对这两种物质进行区分，在没有任何预先处理的情况下，可以将这种方法应用于两种萘酚同分异构体的同时检测。修饰电极对萘酚异构体的检测结果，有其循环伏安图和差分脉冲图可以得到两种样品的峰电位大约分别为：1-萘酚的氧化峰出现于+0.762 V，2-萘酚的氧化峰出现在+0.557 V。
在NH2-SBA15修饰电极上应用伏安法和差分脉冲伏安法实现了两种萘酚同分异构体的同时电化学测量。NH2-SBA15修饰碳糊电极很大程度上提高了检测灵敏度，1-萘酚和2-萘酚的氧化峰电位之差可达到200 mV以上，完全可以实现两者的分离测定本测定方法有效减低了共存物质的干扰，选择性好，灵敏度高。可以将其直接应用于含萘酚两种同分异构体样品的同时检测。
Claims (3)
1.一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法，其特征在于，以功能化介孔材料NH2-SBA15和石墨粉制备电极NH2-SBA15/CPE用于同时测定萘酚同分异构体。
2.根据权利要求1所述的一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法，其特征在于，以NH2-SBA15/CPE为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极，利用循环伏安法和差分脉冲法对萘酚的两种同分异构体进行电化学测量。
3.根据权利要求1或2所述的一种同时检测萘酚两种同分异构体的电化学方法，其特征在于，具体步骤为：
①用微量移液器分别将一定量的1-萘酚，2-萘酚溶液准确移入含有10mL pH2.5的BR缓冲液电解池中，以NH2-SBA15/CPE为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在1.0～0.2 V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图；
②将1-萘酚，2-萘酚的浓度分别固定在5.0×10-5mol/L，而变更其中之一的浓度，随着该浓度的增大，示差脉冲伏安图氧化峰电流增加，可得1-萘酚，2-萘酚线性关系曲线；同时测定其检出限；
1-萘酚的线性范围为5.0×10-6-8.0×10-4mol/L，检出限为2.0×10-6mol/L；线性方程为：Ip(μA)=0.09311-0.02182c(mol/L)，相关系数R=0.9980；
2-萘酚的线性范围为5.0×10-6-1.0×10-4mol/L，检出限为2.0×10-6mol/L，线性方程为：Ip(μA)=0.35681-0.03184c(mol/L)，相关系数R=0.9975；
③结合上述线性关系，对未知浓度的萘酚异构体样品进行测定，分别计算出1-萘酚和2-萘酚的浓度：将未知浓度的1-萘酚、2-萘酚混合溶液放在电解池中，以NH2-SBA15/CPE为工作电极，Ag/AgCl电极为参比电极，铂电极为对电极；实验在CHI842C电化学综合测试仪上进行，其附属的计算机软件供作实验数据的采集和处理；在1.0～0.2V电位范围内进行差分脉冲扫描，记录示差脉冲伏安图；在各自峰电位处分别测得各同分异构体的IP值；将所测得的IP值分别代入上述所得的线性方程中，计算得1-萘酚、2-萘酚各自的浓度。
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