基于微萃取技术的电化学发光传感器在水环境样品检测中的应用研究

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本论文对固相微萃取技术(SPME)、电化学发光技术(ECL)及其在水环境中的应用进行了系统性的论述。SPME技术是一种绿色的样品前处理方法,因其具有使用萃取剂少、操作简单、节约时间和检出限低等优点被广泛应用在水环境样品的检测,而电化学发光检测技术因具有灵敏度高、检测范围广、仪器及操作简单等优点也逐渐被应用在诸多领域。本研究将两种技术联用,并与功能化石墨烯、离子液体、氧化锌等材料结合,开发了一系列 ECL传感器用于检测水环境样品中的污染物。具体包括如下内容:  1、固相微萃取-电化学发光检测河水和玉米中的氯氟吡氧乙酸  在本研究中,基于 Hummers法合成了磁性氨基化石墨烯(NH2-G/Fe3O4),并通过红外图谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌和结构进行了表征。然后用NH2-G/Fe3O4-Nafion修饰玻碳电极,用于氯氟吡氧乙酸的固相微萃取处理,结合电化学发光检测技术(ECL),建立了一种高灵敏度检测河水和玉米中氯氟吡氧乙酸残留的分析方法。依次考察了吸附时间、样品溶液 pH、搅拌速率、缓冲溶液种类和缓冲溶液 pH分别对电化学发光信号值的影响。在实验表明的最优条件下,体系的ECL猝灭值ΔI与氯氟吡氧乙酸的浓度的对数值在0.01μg/mL~25μg/mL的范围内呈良好的线性关系(相关系数r=0.9989),检测限(LOD)为0.003μg/mL(S/N=3)。该方法对实际样品河水和玉米的加标回收率分别为94.8%~104.3%和93.4%~103.2%,相对标准偏差(RSD)分别是2.5%~4.5%和1.5%~5.7%,精密度和准确度良好。  2、基于离子液体和氧化石墨烯复合物修饰电极电化学发光检测河水中的双酚A  在本研究方法中,基于双酚 A(BPA)对鲁米诺-过氧化氢体系(luminol/H2O2)的电化学发光(ECL)信号有增敏效应,结合固相微萃取,建立了一种操作简单、灵敏度高的电化学发光检测双酚 A的方法。首先,制备了离子液体和氧化石墨烯复合物,并且用来修饰玻碳电极以选择性地萃取 BPA,并结合 ECL直接检测 BPA。在最优的实验条件下,BPA的ECL增敏值与其浓度的对数值在0.002μg/mL~5.0μg/mL的范围内呈良好的线性关系,检出限(LOD)为6.7×10?4μg/mL(S/N=3)。此方法用于检测河水中 BPA,其相对标准偏差(RSD)和加标回收率分别是3.2%~9.8%和96.3%~105.4%,具有很高的灵敏度和回收率,表明该方法的重复性良好。  3、基于氧化锌-还原氧化石墨烯复合材料电化学发光检测盐酸丁卡因  在本研究中,基于盐酸丁卡因(TA·HCl)对 luminol/H2O2体系的ECL信号值有很强的猝灭效应,结合固相微萃取技术(SPME)和电化学发光技术(ECL),用氧化锌-还原氧化石墨烯复合材料(ZnO/RGO)制作的电化学发光传感器检测样品中的盐酸丁卡因(TA·HCl)。用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X-射线粉末衍射(XRD)对 ZnO/RGO的结构进行了分析表征。在实验最优条件下,体系 ECL信号猝灭值与 TA·HCl浓度的对数在1.0×10-4μg/mL~1.0×10-2μg/mL内呈现了良好的线性关系,其检出限(S/N=3)是3.3×10-5μg/mL。此外,实际样品的加标回收率分别是85.0%~104.0%(尿液),95.1%~107.7%(血清)和87.0%~107.6%(原料药),相对标准偏差(RSD)分别是5.1%~11.1%(尿液),7.0%~10.2%(血清)和1.8%~8.6%(原料药),表明此方法可以应用于实际样品中盐酸丁卡因的测定。
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