基于纳米粒子掺杂-分子印迹聚合物构筑电化学传感器及其对环境中三聚氰胺和毒死蜱的检测研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:kary_yeah
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随着人们生活水平的不断提高,人们对奶制品的需求也在不断增大,而一些不法商贩会在奶制品中添加一些人类健康有害的物质,来谋取利益。如将三聚氰胺转移到食品中,使食品的氮含量虚高。有机磷农药作为一种广谱高效的杀虫剂,在很多国家得到广泛的使用,然而高毒高残留农药在农业生产中被逐渐禁止,中低毒性的农药作为优良代替品,得到了越来越多的使用。其中高效中毒的广谱杀虫剂兼除草剂毒死蜱(chlorpyrifos,CPF)已经成为当前农作物生产活动中使用最广泛的有机磷农药之一,其在环境和各类农产品中的毒害残留能够通过富集作用进入人体,进而危害人类健康。因此,研究出一种能够简便、快速、有效检测三聚氰胺和毒死蜱的方法就具有很重要的现实意义。本文以三聚氰胺和有机磷农药毒死蜱作为模板分子,通多三种不同方法制备分子印迹聚合物,并将其作为电化学传感元件构筑电化学传感器,对其电化学性能和选择性进行了研究。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、循环伏安扫描法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)等对制备材料的物理、化学性能进行了表征。实验中对实验溶液、模板分子的添加浓度、待测液的pH值以及孵育时间等条件进行了优化。在最优条件下考察了制备传感器对模板分子的线性检测范围、最低检测限(LOD),同时,还对制备传感器的重复使用性、稳定性和选择性等性能进行了分析。最终,将该电化学传感器成功地应用于实际样品中三聚氰胺、毒死蜱的分析检测,主要研究内容如下:(1)基于纳米金掺杂-三聚氰胺印迹电化学传感器的制备及性能研究:以三聚氰胺(Mel)为模板分子、甲基丙烯酸(MAA)为功能单体、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用非共价键法制备三聚氰胺分子印迹聚合物。将金纳米粒子引入聚合物中,形成金纳米粒子掺杂的三聚氰胺印迹复合物(AuNPs@MIPs),再将聚合物与石墨粉、液体石蜡混合制成碳糊,填入聚四氟乙烯电极空腔中,成功制备传感器(AuNPs@MIPs/CPE)。通过电化学表征,循环伏安法(CV)、差分脉冲法(DPV)和电化学阻抗(EIS)对制备传感器进行检测。在最佳实验条件下,该传感器对三聚氰胺的线性检测范围为1×10-91×10-44 mol L-1,最低检出限为5.735×10-1010 mol L-1。用三种结构类似物和三种干扰离子对传感器的选择性进行测定,结果证明该传感器对三聚氰胺具有较好的选择性,最后,制备传感器成功应用于奶制品中三聚氰胺的分析检测,得到回收率为87%102%。(2)基于还原氧化石墨烯修饰-三聚氰胺印迹电化学传感器的制备及性能研究:以三聚氰胺(Mel)为模板分子、邻苯二胺为功能单体,采用电聚合的方法,在还原氧化石墨烯修饰的玻碳电极表面直接聚合形成印迹膜,成功制备三聚氰胺分子印迹电化学传感器(MIPs/RGO/GCE)。通过电化学表征,循环伏安法(CV)、差分脉冲法(DPV)和电化学阻抗(EIS)对制备传感器的性能进行检测。在最佳实验条件下,该传感器对三聚氰胺的检测范围为0.510μM,在2种结构类似物和5种干扰离子存在条件下,制备传感器对三聚氰胺有较好的选择性,最后,制备传感器成功应用于奶制品中三聚氰胺的分析检测,得到回收率为93%102%。(3)基于多壁碳纳米管掺杂-毒死蜱印迹电化学传感器的制备及性能研究:以毒死蜱(CPF)为模板分子、以甲基丙烯酸(MAA)为功能单体、以乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂、2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,采用表面分子印迹法,在改性二氧化硅(SiO2-MPS)表面聚合形成毒死蜱分子印迹聚合物、再将多壁碳纳米管引入到制备的聚合物中,形成多壁碳纳米管掺杂的毒死蜱印迹复合物(MWCNTs@SiO2-MIPs),并将其与电化学工作站联用构筑了能特异性检测毒死蜱的传感器。通过电化学表征,循环伏安法(CV)、差分脉冲伏安法(DPV)和电化学阻抗(EIS)对制备传感器的性能进行检测。在最佳实验条件下,该传感器对毒死蜱的线性检测范围为5.0×10-125.0×10-88 mol L-1,最低检测限是8.1×10-1313 mol L-1(S/N=3)。对三种结构类似物进行选择性分析,结果表明,该传感器对毒死蜱具有较好的选择性。最后,制备的传感器成功地应用于苹果、生菜中毒死蜱的分析检测得到回收率为97.8%108.6%。
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