纳米材料增敏的食品中有机磷农药残留电化学检测技术研究

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20世纪60年代,有机磷农药被引入到农业生产中,用于防治病虫害,以提高作物产量,由于其在世界范围内的滥用,造成了严重的水、土壤甚至农产品污染。有机磷农药可引起乙酰胆碱酯酶的不可逆抑制,从而导致昆虫、动物和人类的神经功能紊乱,严重甚至导致死亡。为了防止有机磷农药对生物体造成的危害,人们越来越需要设计出高灵敏有效的方法来分析日常生活中食品和饮用水中的有机磷农药。但大多数农药残留检测方法都是依赖于大型仪器的实验室分析技术,严重限制了其广泛应用。相比而言,电化学传感检测技术具有操作简单、检测迅速、灵敏度高、成本低等优点,非常适合于农药残留的简便快捷、灵敏可靠检测。通过对电极表面进行修饰,可提升传感器的灵敏度、稳定性等性质。新型二维层状纳米材料具有电催化活性高、比表面积大和生物相容性好等优势,并且其合成方法简单,适合构建性能优异的电化学传感平台。本文旨在筛选制备新型二维复合纳米材料,利用其优异的电化学性能构建植物酯酶修饰的电化学传感平台,实现有机磷农药快速、准确地检测。主要研究内容和结果如下:(1)采用双水相萃取法分离纯化得到植物酯酶纯品,利用简单的水热法合成Mo S2-N-CDs纳米复合材料,壳聚糖包埋植物酯酶的方法将其固定在Mo S2-N-CDs和AuNPs修饰的电极上,构建CS/Kb PE/AuNPs/Mo S2-N-CDs/GCE电化学生物传感器。并通过循环伏安法和方波伏安法对不同修饰电极的性能进行分析。结果表明,Mo S2-N-CDs表现出优异的电化学性能、较大的比表面积和良好的生物相容性,且Mo S2-N-CDs和AuNPs的协同效应进一步提升传感器的性能。最优实验条件下,甲基对硫磷的线性范围为1×10-2~1×10~2,检出限3.3×10-3μg/L。毒死蜱的线性范围为1×10-2~5×10~2μg/L,检出限为3×10-3μg/L。该传感器还表现出令人满意的选择性、重现性和长期储存稳定性。(2)采用简单水热合成法制备1T-WS2,通过物理超声法将AuNPs引入到1T-WS2表面,成功制备1T-WS2@AuNPs纳米复合材料。1T-WS2@AuNPs修饰的玻碳电极作为白芸豆酯酶(Kb PE)的载体,制备了一种稳定、高效、灵敏的生物传感器CS/Kb PE/1T-WS2@AuNPs/GCE。实验结果表明,1T-WS2的类金属性质,使其具有高导电性、优异的电催化活性和高催化活性位点的密度,再加上AuNPs的协同作用,使得1T-WS2@AuNPs具有更优异的电化学性能。以杀螟硫磷为有机磷农药模型,考察该传感器的农药分析检测性能。杀螟硫磷的检测范围是0.1μg/L~2000μg/L,检出限为0.04μg/L,实验结果表明该传感器具有良好的重现性、稳定性和抗干扰能力,在实际样品检测中也表现出较高的准确性。
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