鐵是人體中不可缺少的微量元素,是活細胞的一種組分,是多種酶的活化部位,對人體新陳代謝非常重要。測定痕量鐵的方法很多,主要有分光光度法、熒光光度法和化學(xué)發(fā)光法等。其中化學(xué)發(fā)光法具有簡便快速和靈敏度高等優(yōu)點,但該方法的選擇性不高。
　　電化學(xué)發(fā)光分析法是近年來發(fā)展較快的一種發(fā)光分析方法,已廣泛用于許多無機物和有機物的分析測定,然而,至今為止,很少有電化學(xué)發(fā)光方法涉及鐵離子的分析測定。本文發(fā)現(xiàn),鐵(Ⅲ)和鄰菲口羅啉形成的配合物(Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+)對堿性介質(zhì)中魯米諾在印刷電極上的電還原發(fā)光信號有強的增敏作用,據(jù)此,首次建立了一種新的測定鐵(Ⅲ)的電化學(xué)發(fā)光方法。該方法與已經(jīng)報道的化學(xué)發(fā)光分析方法相比具有較好的選擇性。
1　　　實驗部分
1.1 　　儀器與試劑
　　魯米諾(Ｌｕｍｉｎｏｌ)儲備液:1.0×10-2ｍｏｌ/Ｌ,稱取魯米諾1.100%0ｇ用1ｍｏｌ/ＬＮａＯＨ溶液溶解后,配制成1Ｌ溶液,儲于棕色瓶中避光保存。鐵(Ⅲ)儲備液:4.1×10-2ｍｏｌ/Ｌ,用時稀釋至所需濃度。1.0ｍｏｌ/ＬＮａＨＣＯ3溶液。鄰菲口羅啉溶液:5 0×10-3ｍｏｌ/Ｌ。所用試劑均為分析純,水為二次蒸餾水。
　�。模剩�292恒電位儀(上海雷磁儀器廠);Ｒ456光電倍增管;配有ＩＦＦＬＥ軟件的ＰｅｔｉｎｕｍＩＩ計算機;電解池結(jié)構(gòu)采用三電極系統(tǒng),其中工作電極為印刷電極,對極為鉑片電極,參比電極為Ａｇ ＡｇＣｌ電極;ＬＫ98微機電化學(xué)分析系統(tǒng)(天津市蘭力科化學(xué)電子高技術(shù)有限公司)。印刷電極的制備見文獻。
1.2 　　實驗方法
　　將印刷電極置于含有鐵(Ⅲ)的樣品溶液的電解池中,施加階躍電位0～-1.0Ｖ于工作電極,記錄體系的空白電化學(xué)發(fā)光強度值和樣品的增強電化學(xué)發(fā)光強度值。并以相對電化學(xué)發(fā)光強度的峰值高度進行樣品的定量分析。
2　　　結(jié)果與討論
2.1 　　電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)介質(zhì)的選擇
　　介質(zhì)的選擇不僅是影響鐵(Ⅲ)增敏魯米諾電化學(xué)發(fā)光信號的重要條件,也是影響電化學(xué)發(fā)光分析法穩(wěn)定性的重要因素。試驗考察了硼砂緩沖溶液、Ｎａ2ＣＯ3、ＮａＨＣＯ3等溶液為電解液介質(zhì)時,Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+對電化學(xué)發(fā)光強度的增敏作用。結(jié)果如表1所示,以ＮａＨＣＯ3溶液為介質(zhì)時,Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+的增敏電化學(xué)發(fā)光信號與魯米諾的空白電化學(xué)發(fā)光信號的信噪比最大,且重現(xiàn)性較好,因此采用ＮａＨＣＯ3溶液為介質(zhì)。
　　進一步試驗考察在不同濃度的ＮａＨＣＯ3溶液中,Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+對發(fā)光強度的增敏作用,結(jié)果表明當ＮａＨＣＯ3濃度為0.1ｍｏｌ/Ｌ時,Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+對發(fā)光強度的增敏作用最強且穩(wěn)定。所以選擇ＮａＨＣＯ3的濃度為0.1ｍｏｌ/Ｌ。

　　

2.2 　　終止電位的選擇
　　在不同的終止電位下測定Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+增敏的電化學(xué)發(fā)光信號與魯米諾的空白電化學(xué)發(fā)光信號的信噪比。結(jié)果如圖2。當終止電位為-1.0Ｖ時,增敏的電化學(xué)發(fā)光信號的信噪比最大,所以選擇終止電位為-1.0Ｖ。

　　

2.3 　　魯米諾濃度的選擇
　　魯米諾的濃度決定著Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+增敏電化學(xué)發(fā)光信號與魯米諾的背景電化學(xué)發(fā)光信號強度的信噪比。實驗考察了不同濃度魯米諾對電化學(xué)發(fā)光強度的影響,結(jié)果表明在1.0×10-6ｍｏｌ/Ｌ的魯米諾溶液中,Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+的電化學(xué)發(fā)光增敏作用最強。
2.4 　　鄰菲口羅啉濃度的選擇
　　研究結(jié)果指出,雖然鐵離子自身對魯米諾在印刷電極表面的電化學(xué)還原發(fā)光信號有增敏作用,但其增敏作用較弱(見表2實驗結(jié)果),難以據(jù)此現(xiàn)象建立靈敏的鐵離子電化學(xué)發(fā)光分析方法。為提高鐵離子的增敏作用,我們進一步研究發(fā)現(xiàn),在溶液中加入少量鄰菲口羅啉時,魯米諾的背景電化學(xué)發(fā)光信號并無明顯變化,而鐵離子的增敏電化學(xué)發(fā)光作用卻因其存在形態(tài)的變化(鐵離子以Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+配離子形式存在)而得到了強烈的增加,據(jù)此,可靈敏的測定鐵離子。為優(yōu)化實驗條件,對鄰菲口羅啉的濃度進行了進一步的考察。研究結(jié)果指出,當鄰菲口羅啉的濃度在4.0×10-3～1.0×10-4ｍｏｌ/Ｌ范圍內(nèi)變化時,2.5×10-3ｍｏｌ/Ｌ的鄰菲口羅啉可有效的與鐵離子生成配合物而呈現(xiàn)出最大的鐵離子的增敏魯米諾電化學(xué)發(fā)光作用,所以,選用2 5×10-3ｍｏｌ/Ｌ的ｏ Ｐｈｅｎ進行鐵離子的測定。

　　

2.5 　　分析特性
　　在最佳實驗條件下,獲得增敏電化學(xué)發(fā)光信號強度與Ｆｅ(Ⅲ)的濃度的校準曲線,結(jié)果表明Ｆｅ(Ⅲ)濃度在4.1×10-7～4.1×10-6ｍｏｌ/Ｌ范圍內(nèi)與電化學(xué)發(fā)光信號強度呈線性關(guān)系,檢出限為1.8×10-7ｍｏｌ/Ｌ。回歸方程為Ｆ=1.9ｃ(10-7ｍｏｌ/Ｌ)+0 2,相關(guān)系數(shù)ｒ=0.9947。
2.6 　　干擾試驗
　　在固定Ｆｅ(Ⅲ)濃度為4.1×10-6ｍｏｌ/Ｌ,測定誤差≤5%的條件下,考察了10多種共存離子的干擾影響。結(jié)果表明,1000倍的Ｋ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+、ＮＯ3-、ＣｌＯ3-、草酸無干擾;100倍的檸檬酸、Ｇｌｕ ｃｏｓｅ、ＥＤＴＡ不干擾;而同量的Ｃｕ2+對測定有干擾。
2.7　　　分析應(yīng)用
　　為了考察本方法的可靠性,我們對自來水中的Ｆｅ(Ⅲ)進行測定,結(jié)果見表3。

　　

2.7 　　電化學(xué)發(fā)光反應(yīng)機理的研究
　　雖然Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+與魯米諾不發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng),但是,Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+可還原溶解氧產(chǎn)生超氧負離子自由基,而超氧負離子自由基可與魯米諾產(chǎn)生強的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)。據(jù)此,我們認為,該體系的發(fā)光機理為:Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)33+可被電還原產(chǎn)生Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)32+,而Ｆｅ(ｏ Ｐｈｅｎ)32+具有很低的還原電位,能夠?qū)⑷芙庋踹�原為自由基Ｏ2-,而不穩(wěn)定的Ｏ2-能夠與魯米諾反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。