纳米复合材料修饰的2,4-D印迹电化学传感器的构筑及应用研究

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2,4-二氯苯氧基乙酸(2,4-D)是一种苯氧类有机农药,因其价格低廉且除草性能强,在农业中被大量使用。但由于生物降解性差,导致其在环境中大量残留。由于残留在环境中的2,4-D可通过食物链在人体内富集,可能会诱发软组织肉瘤、内分泌系统紊乱和胎儿畸形,也可能造成一系列生态环境污染问题。因此,对环境中2,4-D的高效检测显得尤为重要,建立快速、灵敏的检测新方法、新技术,具有重要意义。纳米复合材料具有诸多优良性能,如良好的导电性、比表面积大、易于合成和化学性质稳定等优点,已被广泛应用于农药、激素等环境污染物的分析检测。分子印迹聚合物(MIPs)是一类对目标分子具有特异识别能力的聚合物,而电化学分析具有易操作、快速高效等特点。将两者结合构建的电化学传感器,具有高灵敏性、高选择性等优点。本文以2,4-D为模板分子,丙烯酰胺(AM)、邻苯二胺(OPD)和甲基丙烯酸(MAA)作为功能单体,成功制备了三种不同类型的分子印迹聚合物,以二氧化硅基、二氧化锡基纳米材料作为载体增强电化学信号,将其与电化学工作站联用构筑了一系列的电化学传感器,成功应用于环境中农药2,4-D的分析检测,主要从如下几个方面开展研究:(1)二氧化硅包覆多壁碳纳米管修饰的2,4-D印迹电化学传感器的制备及其应用研究:制备MWCNTs-Si O2并对其表面进行改性。以改性的MWCNTs-Si O2作为载体,AM为功能单体及2,4-D为模板分子,通过自由基聚合制备了分子印迹聚合物。采用多种表征手段对材料的形貌、结构和性能进行表征。随后,将其作为传感元件修饰在玻碳电极上,与电化学工作站联用,成功构筑了电化学传感器。在优化条件下,该传感器的线性检测范围为1.0×10-4~1.0×10-8mol L-1,检出限为4.27×10-9mol L-1。最后,将其成功应用于实际样品(牛奶、湖水)中2,4-D的分析检测。(2)分层多孔二氧化硅掺杂金纳米粒子修饰的2,4-D印迹电化学传感器的制备及应用研究:合成HPSNs-NH2@Au NPs复合材料,将其修饰在玻碳电极表面做载体。以OPD为功能单体、2,4-D为模板分子,通过电聚合方法成功制备了分子印迹聚合物,将其作为传感元件与电化学工作站联用成功构筑了电化学传感器。采用多种方法对材料的形貌、结构和性能进行表征。在优化条件下,该传感器线性检测范围为10-4~10-11 mol L-1,检出限为3.32×10-12mol L-1。最后,将其成功应用于实际样品(牛奶、湖水、自来水)中2,4-D的分析检测。(3)二氧化锡掺杂银纳米粒子修饰的2,4-D印迹电化学传感器的制备及应用研究:合成Ag/Sn O2复合材料后将其修饰在ITO表面做载体。以MAA为功能单体、2,4-D为模板分子,成功制备了分子印迹聚合物。随后,将MIPs滴涂在修饰后的ITO表面作为传感元件,与电化学工作站联用成功构筑了电化学传感器。采用多种方法对试样材料的形貌、结构和性能进行表征。在优化条件下,该传感器线性检测范围为5×10-4~5×10-11 mol L-1,检出限为2.13×10-11mol L-1。最后,将其成功应用于实际样品(牛奶、自来水)中2,4-D的分析检测。综上所述,以MWCNTs-Si O2、HPSNs-NH2@Au NPs和Ag/Sn O2纳米复合材料作为载体制备了三种电化学传感,其均具有高灵敏性、高选择性及良好的稳定性等特点,最后应用于实际样品中2,4-D的分析检测,在农药残留分析方面具有潜在的应用价值。
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