研究了一种用铅笔芯制作的微电极的电化学行为，并利用这种电极进行抗坏血酸含量的测定。结果表明：在5.0×10-5～1.0×10-2mol/L的浓度范围内，抗坏血酸的氧化峰电流与其浓度呈线性关系，相关系数r2=0.999 3，检出限为2.5×10-5mol/L（S/N=3）。对2.5×10-3mol/L抗坏血酸溶液平行测定6次，测定结果的相对标准偏差为4.7%。该电极用于维生素C片中抗坏血酸含量的测定，加标回收率为94.8%～99.8%。


维生素C又叫抗坏血酸（AA），广泛存在于食品、药物及人体中，是参与人体生理代谢不可或缺的一种有机化合物，在细胞的电子传递过程中起着重要作用。目前，检测AA的主要方法有光度分析法、荧光分析法、化学发光法、电化学分析法及高效液相色谱法等，这些方法有的需要较昂贵的设备，有的操作较繁琐。电化学分析法以仪器简单、选择性强、线性范围广、检出限低等特点而被广泛应用，但目前多采用大电极。有研究表明，在电化学分析中，有效导电面积十分微小的微电极可以降低AA的过电位，提高测定的灵敏度，增加电极的稳定性和重现性。各种未掺杂或掺杂修饰的微电极的研究很多，但铅笔芯电极对于抗坏血酸的测定尚未见报道。笔者发现，利用铅笔芯制作的微电极可以有效降低AA的过电位，将其用于AA含量的测定，方法简单，成本低，测量结果准确。


1、实验部分


1.1主要仪器与试剂


电化学工作站、电子分析天平，抗坏血酸，维生素C片剂，六氰合铁酸钾，抗坏血酸待测溶液。


实验用水为二次去离子水。


1.2铅笔芯微电极的制备


切取适当长度的毛细管（管内径约0.5 mm）作为微电极的绝缘壳，依次在12，6.5，2.6μm的砂纸上打磨平滑，取约4 cm长的铜丝从尖端插入毛细管作为导线，用粘合剂将铅笔芯和铜丝固定在毛细管内，待铅笔芯和铜丝固定后，在称量纸上打磨平滑，铅笔芯电极即制备完成。


1.3实验方法


最初制备的电极不宜直接用于测定，需放入1 mol/L的KCl溶液中以自制的微电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电极为辅助电极在-0.2～0.8 V以100mV/s的扫速下进行多次循环伏安扫描，直到获得稳定的循环伏安图为止。


实验考察了不同种铅笔芯制备的微电极的电化学行为，通过循环伏安法测定了微电极在1 mmol/L K3Fe(CN)6（以1 mol/L的KCl为支持电解质）溶液中的ΔEp，通过比较不同电极传递电子能力的差异，最终选择合适的工作电极。


利用循环伏安法考察了扫描速度、富集电位和富集时间对实验的影响。每次测定后，将微电极置于空白支持电解质中，在-0.2～0.8 V电位区间以100mV/s循环扫描8次即可除去吸附在微电极表面的残留物，保持电极的重现性，实现连续测定(实验均需在室温下进行)。


2、结果与讨论


2.1不同电极对电子传递的差异


对用不同铅笔芯材料制备的微电极进行试验，分别将制备好的铅笔芯微电极和玻碳电极放到1 mmol/L K3Fe(CN)6（以1 mol/L的KCl为支持电解质溶液）溶液中扫描，观察循环伏安图，比较不同电极的电位差，结果见表1。

表1铁氰化钾探针在玻碳电极和不同铅笔芯微电极的峰电位差


由表1可知，用2B铅笔芯制作的微电极平均电位差接近于玻碳电极，因此可以用2B铅笔芯制作的微电极来研究AA的电化学行为。


2.2扫描速度对峰电流的影响


使用2B铅笔芯微电极在50～400mV/s扫描速度范围内对2.5×10-3mol/L的AA在1 mol/L的KCl溶液中进行循环伏安扫描，得到不同扫描速度下的循环伏安图,图1为氧化峰电流与扫描速度的关系。


由图1可见，氧化峰电流Ip与扫描速度呈良好的线性关系（Ip=5.938 8v+1.602 9，r2=0.9908），表明AA在2B铅笔芯微电极上的电极反应过程受吸附控制。当扫描速度为100mV/s时，信噪比最好，故实验选择扫描速度为100mV/s。

图1氧化峰电流与扫描速度的关系


2.3富集电位和富集时间的影响


实验证明，富集电位对AA在微电极上的电化学氧化过程几乎不影响。在开路条件下，当AA的浓度为2.5×10-3mol/L时，富集时间在10～80s范围内，氧化峰电流随着富集时间的延长而逐渐增大；当富集时间大于80s后，峰电流变化趋于平稳，因此实验设定80s为最佳富集时间。


2.4线性方程和检出限


配制浓度为0，2.5×10-2，5.0×10-2，7.5×10-2，0.1，0.2，0.5，0.75，1.0，5.0，7.5，10mmol/L系列抗坏血酸标准工作溶液，按实验方法进行测定。在上述优化实验条件下，AA的浓度在5.0×10-2～10mmol/L范围内与氧化峰电流（μA）呈良好的线性关系，线性回归方程为I=0.833 9c+0.049 5，r2=0.999 3，以3倍信噪比计算检出限为2.5×10-5mol/L。


2.5精密度试验


对2.5 mmol/L的AA标准工作溶液平行测定6次，氧化峰电流测定结果的相对标准偏差为4.7%，说明电极具有良好的重现性，试验结果见表2。

表2精密度试验结果（n=6）


2.6样品测定及加标回收试验


取5片维福佳维生素C含片（标含维生素C：100mg/片），研碎，称取少量，用1 mol/L KCl溶解，定量稀释，按测定方法测得维生素C含量的平均值为96.63 mg/片。然后用标准加入法进行回收试验，结果见表3。

表3回收试验结果（n＝3）


由表3可知，回收率为94.8%～99.8%，平均回收率为96.63%，表明方法的准确度较高。该方法与荧光法和高效液相色谱法相比相比，回收率略低。2005版药典规定维生素C药片的含量为标示量的90%～110%，因此该方法回收率符合药片维生素C检验的要求。


3、结语


利用自制的铅笔芯电极通过循环伏安法检测维生素药片溶液中抗坏血酸的含量，测定结果精密度与准确度高，该法可用于维生素药片中抗坏血酸含量的测定。