毛细管电泳柱上安培检测装置的研制

毛细管电泳柱上安培检测装置的研制

袁倬斌^*　李向军　熊辉

(中国科学院研究生院,　北京100039)

　　摘要：介绍了一种新的毛细管电泳柱上安培检测装置。以碳纤维微电极为工作电极，在自组装的ACS-2000毛细管电泳仪上，测定了三种苯二酚的异构体邻苯二酚、对苯二酚、间苯二酚，在20分钟内达到了基线分离。

　　关键词：毛细管电泳　安培检测   碳纤维微电极

       从1987年Ewing^[1]**将电化学检测技术用于高效毛细管电泳后，电化学检测特别是安培检测法已成为高效毛细管电泳中高效和富有吸引力的检测技术，受到了广泛的重视。但由于高压电场的作用，分离电流比检测池中测量的电化学电流高几个数量级，它的微小波动都会给电化学检测带来非常高的噪声水平(分离毛细管直径大于25μm)，因此，如何有效的消除或降低来自分离电压的噪声干扰是安培型电化学检测器设计的一个重要方面。

        近年来,围绕如何降低来自分离电压的噪声影响，人们设计了几种检测系统^[2~6]，各有其优缺点。柱端检测系统虽然可有效的降低噪声，但灵敏度大大降低；而在柱检测系统则在提高灵敏度的同时，其噪声水平亦有大幅度的提高。本文设计了一种高效毛细管电泳柱上安培检测系统，既可有效的降低噪声，又提高了灵敏度，结果比较满意。

1　 实验部分

1.1  仪器与试剂

       ACS-2000毛细管电泳仪(中国科学院研究生院应用化学研究所)；ACS-2000安培检测器(中国科学院研究生院应用化学研究所)；CHI660Ａ电化学系统（CH Instruments，U.S.A.）；未涂层弹性融硅毛细管柱(50μmID，总长62cm，有效长度60cm，河北永年光导纤维厂)；PH-HJ90B型便携式酸度计（上海雷磁仪器厂）；电化学测量采用三电极系统，Ag/AgCl为参比电极，铂丝为辅助电极，自制碳纤维微电极为工作电极。

        对、邻、间苯二酚、十二烷基硫酸钠、β-环糊精、磷酸氢二钾、氢氧化钠等试剂均为分析纯，实验用水为二次蒸馏水。

1.2   安培检测装置的制作

        用有机玻璃制成如图１所示的安培检测装置，由高压电场隔离接口池和检测池两部分组成，四周的螺丝可自由拆装．有机玻璃的大小为3.5cm×2cm×1.5cm，四周螺丝的直径为0.6cm，螺孔的

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  作者简介:袁倬斌,男,62岁,教授,博导

 本文系国家"九五"重点科技攻关项目(96-A23-01-06)和国家自然科学基金(29875027)资助课题

直径为0.4mm，中央椭圆形池的深度为1.2cm，池壁经抛光处理。从接口池侧壁引出的铂丝，可作为电泳的阴极。从检测池两侧可分别引出铂丝和银丝作为对电极及参比电极．工作电极安装在正对分离毛细管一端的螺丝上，实验过程中可自由更换。

1.3　碳纤维微电极的制作

     将几束长约6cm，直径为5μm的碳纤维束，分别用丙酮、去离子水洗涤，自然晾干后，将其约5cm紧紧缠绕在一根长约10cm直径为0.2mm的银丝上，然后穿入直径为0.25mm的毛细管内，碳纤维伸出毛细管约1cm，银丝从毛细管另一端伸出，毛细管两端用环氧树脂密封，固化后即成一根碳纤维微电极。微电极的尺寸可根据需要截取，实验过程中长约0.1 cm。每次使用前在0~1.0V范围内，循环扫描4~5次。

1.4  高压电场隔离接口的制作

 按照文献^[7]制作。该接口具有死体积小，制作简单，导电效率高的特点。

1.5   安培检测装置的安装

将带有高压电场隔离接口的分离毛细管固定在高压电场隔离池上，使其被HF酸腐蚀的开口端伸入检测池内。工作电极从另一端伸入，**插入分离毛细管约0.05cm．由于固定分离毛细管及工作电极的螺丝小孔处在同一条直线上，所以碳纤维工作电极可以很方便的插入分离毛细管而不碰壁。

1.6   实验方法

毛细管在每次使用前依次用0.1mol/LNaOH、二次蒸馏水及缓冲溶液冲洗，高压电场隔离接口池及安培检测池均用缓冲溶液充满。

电泳工作条件: 20mmol/LK₂HPO₄-NaOH (pH=12.0)-25mmol/L SDS-10mmol/Lβ-环糊精，带有高压电场隔离接口的毛细管(50μm×60cm )；分离电压15kV; 采样电压15kV； 采样时间8秒； Ag/AgCl为参比电极，铂丝为辅助电极，自制碳纤维微电极为工作电极，检测电压1.0V。所有溶液使用前均用孔径为0.45μm的滤膜过滤。

2         结果与讨论

2.1   工作电极插入毛细管长度对检测灵敏度的影响

随着工作电极插入分离毛细管内长度的增加，检测灵敏度随之增大，但基线噪声亦随之增大，试验过程中工作电极插入分离毛细管内约0.05cm。

2.2   噪声水平

在上述实验条件下，使用带有高压电场隔离接口的毛细管运行，其噪声水平小于0.1nA。

2.3   对苯二酚异构体毛细管电泳柱上安培检测

在20mmol/LK₂HPO₄-NaOH-25mmol/L SDS-10m mol/L β-环糊精(pH=12.0)的缓冲溶液中，使用未涂渍带接口石英毛细管(50μm×60cm )为分离毛细管，在15kV电压下电迁移进样8秒，分离电压15kV； 以 Ag/AgCl电极为参比电极，铂丝为辅助电极，自制碳纤维微电极为工作电极，检测电压1.0V。对苯二酚的三种异构体在20分钟内达到了完全分离，图2为对苯二酚异构体的毛细管电泳分离图。

2.4    对苯二酚异构体的工作曲线及检测限

配制不同浓度的对苯二酚异构体溶液，测其峰电流与浓度的关系，其工作曲线及检测限(S/N=3)列于表1: 

 表1     邻、间  、对苯二酚的工作曲线及检测限(n=5)

Tab.1  The working equation and detection limit of  Hydroquinone、 Resorcinol and Catechol

3         结论

　　用自己设计制作的安培检测系统，分离检测了对苯二酚的三种异构体，*低检测限分别达到了邻苯二酚:0.2mg/L;间苯二酚:0.1mg/L;对苯二酚:0.1mg/L．工作电极是碳纤维微电极，制作简单，寿命长，易于更换。考察了仪器的性能，表明完全可以胜任研究工作的需要。

参考文献:

1.   Wallingford R A, Ewing A G. Anal. Chem.,1987,59:1762~1768

2.   吴明嘉, 许莉娟. 分析化学, 1995,23(5):604~607

3.   许丹科,华林,陈洪渊,朱叔韬. 高等学校化学学报,1996,17(5):707~709

4.   刘志明,由天艳,汪尔康. 分析化学, 1998,26(6):786~791

5.   吴性良,方爱萍,张祥民.色谱,1999,17(2):190~193

6.   Voegel phillip D., Baldwin richard P.,Electrophoresis, 1997,18(12-13):2267~2278

7.   袁倬斌,张书胜,邹洪.分析测试仪器通讯, 1997,7(4):198-201

A New Capillary Electrophoretic

Amperometric Detection Apparatus

Yuan Zhuobing   Li Xiangjun   Xiong Hui

Graduate School, the University of Science and Technology of China, Beijing, 100039

Abstract  A new apparatus for capillary electrophoresis with in-column amperometric detector was described. In this new apparatus, alignment of the outlet of separation capillary with the working electrode can be completed easily without micropositioner. It was used to separate and detect Hydroquinone、 Resorcinol and Catechol, the effect is satisfatory.

Keywords  Capillary electrophoresis     Amperometric detection      Carbon fiber microelectrode