染料聚合膜传感器的制备工艺及检测水体中硝基呋喃的应用研究

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染料作为一种化工产品,主要用途是对纤维或其它材料的印染,因为有机染料的分子结构中具有共轭结构与氨基、羟基等电子供体,其可发生电化学聚合反应,而能被用于传感器的制备。本研究以染料茜素红和酸性铬蓝K为材料,以玻碳电极为基底电极,进行了染料聚合膜传感器的制备工艺、电化学性能及对养殖水体中违禁药物硝基呋喃类药物的检测应用研究。主要研究内容如下:1.采用电化学聚合工艺,通过在玻碳电极上电聚合茜素红制备了聚茜素红膜传感器(PAR/GCE),并对其制备工艺和检测应用条件进行了详细的研究。研究表明,制备过程中茜素红溶液的浓度、p H值与扫速、电位区间等对在玻碳电极上形成的茜素红聚合膜的形貌与电化学性能均有极大的影响,优化的工艺条件为:将玻碳电极浸于0.2 mmol/L茜素红溶液(p H=2.0 B-R)中,在-1.0V~2.2V的电位区间内,在125 m V/s的扫速下,运行循环伏安程序,扫描15圈。使用扫描电镜、循环伏安法、电化学阻抗谱与差分脉冲伏安法对聚合膜进行了形貌和电化学表征,结果说明聚合膜的形貌呈颗粒状且其导电性良好,对硝基呋喃类药物在玻碳电极上产生的电信号有明显的增强作用,检测呋喃西林(NFz)、呋喃妥因、呋喃唑酮的线性范围和检测限分别为:3.0~50.0μmol/L,0.33μmol/L;10.0~40.0μmol/L,0.73μmol/L;50.0~140.0μmol/L,1.56μmol/L。在最佳的制备工艺条件下制备该传感器并应用于养殖水体中硝基呋喃代表物质NFz的检测,样品检测的回收率为94.5%~104.8%,说明该传感器适用于养殖水体中硝基呋喃药物的检测。2.使用循环伏安法制备了聚酸性铬蓝K传感器(PACBK/GCE)并将其应用于养殖水体中硝基呋喃代表物质呋喃西林的检测中。通过对传感器的制备工艺进行优化,制备了电化学性能优异,且对NFz响应极强的聚酸性铬蓝K薄膜传感器。研究表明,制备工艺中的酸性铬蓝K浓度、p H值、支持电解质的种类、循环伏安程序的扫速与电位区间等条件对传感器的电化学性能有十分显著的影响。最优的制备工艺条件为:将玻碳电极浸于0.5 mmol/L酸性铬蓝K溶液(p H=8.0PBS)中,于-1.0~2.0V电位区间内,75 m V/s扫速下,运行CV扫描18圈。在此条件下制备的传感器,表面形貌呈现出细小片状连接且多孔隙的状态,循环伏安分析表明有效表面积增大且导电性良好。该传感器具有较好的重现性与抗干扰性能,制备后经活化可重复多次使用。在优化后的检测条件下将其应用于水体中硝基呋喃类药物的测定,其对NFz、呋喃妥因、呋喃唑酮的线性范围与检出限分别是:0.2~15.0μmol/L,0.028μmol/L;5.0~30.0μmol/L,0.072μmol/L;10.0~60.0μmol/L,0.19μmol/L。NFz在聚酸性铬蓝K膜修饰传感器上的电化学反应过程呈现出受吸附控制的特征。该传感器应用于检测养殖水体中硝基呋喃代表物质NFz,加标回收率在88.6%~110.6%之间,说明将该传感器应用于NFz的检测中具有应用价值。
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