葡萄糖氧化电极过程的研究

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾47No郾12Jun郾2019

科学实验葡萄糖氧化电极过程的研究

陈摇亮,周莘桐,周摇杨,郭摇钰,郭阚香

(盐城工学院化学化工学院,江苏摇盐城摇224051)

摘摇要:以葡萄糖和溴化锌为反应物,以铂电极、玻碳电极为工作电极,用循环伏安法测定了葡萄糖氧化的电极过程,研

究了电极材料、反应物浓度和扫描速度对氧化过程的影响。结果表明:铂电极比玻碳电极好;比较好的溶液组成是10%的葡萄糖和3%的溴化锌,电化学反应的电流比较大;ip与v1/2成正比关系,该氧化反应是由扩散控制的。这些结果对研究葡萄糖酸锌的制备具有一定的参考价值。

关键词:葡萄糖;循环伏安法;电极过程摇

中图分类号:TQ151郾4

摇文献标志码:A

文章编号:1001-9677(2019)12-0034-03

StudyontheProcessofGlucoseOxidationElectrode

CHENLiang,ZHOUXin-tong,ZHOUYang,GUOYu,GUOKan-xiang

(DepartmentofChemistryandChemicalEngineering,YanchengInstituteofTechnology,

JiangsuYancheng224051,China)

Abstract:Theprocessofglucoseoxidationelectrodebycyclicvoltammetrywasstudiedwithglucoseandzincbromideasrawmaterials郾Theplatinumelectrodeandglassycarbonelectrodewereusedasworkingelectrode郾Theeffectsofelectrodematerials,concentrationsofreactantsandscanrateonoxidationprocesswereinvestigated郾Theresultsshowedthatplatinumelectrodewasbetterthanglassycarbonelectrode郾The10%glucoseand3%zincbromideweregoodsolution,andthecurrentwashigh郾Theipwasproportionaltothesquarerootofscanningrate,andtheelectrodeprocesswasadiffusion-controlledprocess郾Theseresultswerehelpfulforthepreparationofzincgluconate郾摇

Keywords:glucose;cyclicvoltammetry;electrodeprocess

葡萄糖酸锌又被叫做水合葡萄糖酸锌,是一种合成的抗缺锌药物,由于它对胃肠道的刺激比硫酸锌对胃肠道的刺激小[1],口服利用率也很高,所以是目前优选、常用的锌补充剂和强化剂。因此葡萄糖酸锌在工业上具有广泛的用途。

葡萄糖酸锌在食品界的应用、葡萄糖酸锌在医疗领域的应用[2]、葡萄糖酸锌对碳钢的缓蚀应用[3]。合成葡萄糖酸锌的方法有很多,例如直接复分解法、葡萄糖酸-囟-内脂为原料的合成法、空气催化氧化法、发酵法、电解氧化法、间接合成法、双酶法等方法来制备葡萄糖酸锌[4-8]。与其他方法相比,电化学法具有很多优点,如能耗少、工艺流程短、几乎无三废排放等[9]。本文研究了电极材料、反应物浓度、循环伏安速度等对氧化过程的影响,为葡萄糖酸锌的电解工艺的优化提供参考。

葡萄糖(分析纯),溴化锌(分析纯),上海成捷化学有限公司。

测定溶液的配制:配制不同的测试溶液各50mL,测试液的成分和浓度见表1。

表1摇测定溶液的组成

Table1摇Compoundofsolutionfordetermination

葡萄糖/%

10101010-134

-

序号2

溴化锌/%

1

13

1摇实摇验

1郾1摇材摇料

LK2005A电化学分析仪,天津市兰力科技术有限公司;SRD-220微型磁力搅拌器,盐城工学院;隔膜电解槽(自制),盐城工学院;HH-2数显恒温水浴锅,常州市伟嘉仪器制造有限公司。

55

1郾2摇实验方法

辅助电极用铂片电极、参比电极用饱和甘汞电极,工作电极选择铂电极和玻碳电极,用循环伏安法进行测定:(1)用表1中的测定液在-0郾7~2郾0V范围内扫描,扫描的速度均为0郾1V/s;(2)研究扫描速度的影响时,v=0郾02,0郾04,0郾06,0郾08,0郾10,0郾12V/s。

摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇

第一作者:陈亮(1982-),男,讲师,主要从事电化学方面的教学和研究工作。

第47卷第12期陈亮,等:葡萄糖氧化电极过程的研究摇35

2摇结果与讨论

2郾1摇电极的选择

选择铂电极和玻碳电极两种,对10%葡萄糖和1%溴化锌溶液采用循环伏安法进行测试,电位范围分别为为-0郾7~1郾6V和-0郾4~2郾0V,测定速度为0郾1V/s,测定的CV曲线如图1所示。

2郾3摇反应物浓度的影响

工作电极为铂电极,用循环伏安法对测试液3、4和5进行测定,测定的电位范围为0~1郾2V,测定速度为0郾1V/s,三种不同浓度的测定液得到的CV曲线如图3所示。

Fig郾1摇Cyclic图voltammetry1摇不同电极在溶液curvesofdifferent3中的CVelectrode曲线

insolution31郾易程度相近55比较图V和1郾1的两条曲线,铂电极和玻碳电极的峰电位分别为;60但是V,,说明葡萄糖在铂电极和玻碳电极上反应的难反应物葡萄糖在铂电极上反应的峰电流要比玻碳电极上大一点。所以,铂电极是我们选择的电极材料。

2郾2摇反应机理的研究

工作电极为,利用循环伏安法对序号测试液1、2和3进行测定-0郾如图5,2~测定的电位范围为分别为所示1郾6V,。

扫描速度为0郾1V-0郾/s,4~三种溶液得到的1郾8V、-0郾4~1郾CV8曲线V和Fig郾2摇Cyclic图2摇voltammetry不同测定液得到的curvesofCVdifferent曲线

solution比较图2中的三条曲线,在0郾8V之前电极上都没有电化学反应。但是0郾8V以后,溶液2和溶液3的电流有明显上升,这表明此时电极上发生了氧化反应。注意观察的话,会发现电极表面有红棕色单质溴生成,要大,说明葡萄糖的加入使氧化反应的速度增加-2e寅Br溶液也变成黄色溶液3,比溶液此时发生的反应为2Br-2。在相同的电位下,,经过查阅资2的电流料[10]C,此时发生的反应为:2Br--2e寅Br2,C6H12O6式中知道6H12O7+HBr,+Br2+H2O寅,葡萄糖消耗了溴单质C6H12O7+ZnBr2寅,(C使氧化反应更容易发生6H11O7)2Zn+2HBr,从方程。

Fig郾3摇图3摇Cyclic不同浓度的测试液得到的voltammetrycurvesofdifferentCV曲线

solution

比较图3中的三条曲线,都是在0郾8V左右开始有电化学反应发生;但是,在相同的电位下,曲线3比曲线1、2的电流要大,这说明序号为4的溶液的氧化电流比较大,也就是比较好的电解液组成是10%葡萄糖和3%溴化锌。

2郾4摇电极反应控制步骤的研究

选择铂电极为工作电极,对测试液4的进行电化学测定,测定0郾08、的0郾范10围和为0郾012~V2郾/s,0V,不同扫速得到的测定速度为CV0郾02、曲线如图0郾04、40郾所示06、。

Fig郾4摇Cyclic图4摇voltammetry不同扫描速度得到的curvesofdifferentCV曲线

scanningspeed比较图4中的不同循环伏安曲线,随着扫描速度的变快,峰电位变大,峰电流逐渐变大。经过数据处理,峰电流i/2的关系为:ip和扫

描速度v12成比较好的线性关系p=,0郾由此得到这个氧化反应为扩散过程0116v1/2+0郾0016,R2=0郾999,ip和v1/控制。

3摇结摇论

CV通过测定不同电极、电极比玻碳电极好曲线,研究了这些条件对氧化反应的影响不同浓度的溶液和不同扫描速度的;比较好的溶液组成是10%。的葡萄糖和结果表明:3%铂的溴化锌,电化学反应的电流比较大;ip与v1/2成正比关系,这个氧化反应是由扩散控制的。这些结果对研究葡萄糖酸锌的制备具有一定的参考价值。

(下转第41页)

第47卷第12期分散度为0郾024。

闫昕雨,等:两亲性聚合物制备及其性能的研究

参考文献

摇41

2郾5摇不同pH环境下的体外释药

不同pH值的介质对载药胶束的体外释药有着较为的显著影响,肿瘤细胞pH比正常组织细胞低,pH值一般在6郾75~7郾23之间[18],因而选取pH值为5郾0、6郾8、7郾4的环境进行体外释药实验。如图4所示,2000min后,pH=5郾0环境下累积释药率达到83%,pH=6郾8环境下为58%,pH=7郾4环境下仅为30%。表明此聚合物胶束在酸性环境下释放效果较好,具有明显的酸敏感性。

[15]

图4摇不同pH值释药效果对比

Fig郾4摇ComparisonofdrugreleaseatdifferentpHvalues

3摇结摇论

本实验以辛酸亚锡为引发剂,开环聚合得到两亲性聚合物mal-PEG-PCL,其CMC为156滋g/mL;对DOX的最高载药量为14郾71%,包封率为36郾78%,说明mal-PEG-PCL对DOX有一定的包载能力;载药后的聚合物平均粒径为490郾7nm,相对于空白聚合物的粒径明显增大,并且分散度良好;在三个不同pH环境下载药聚合物释药情况差别明显,此聚合物胶束具有明显的酸敏感性。

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(上接第35页)

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