低维纳米传感器的制备及其对水中甲基对硫磷和氯氰菊酯的检测研究

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农药是防治病虫草鼠害的重要武器,也是稳定粮食生产的重要生产资料,但长期滥用和违规使用农药已经严重威胁到生态环境和人体健康,因此,发展一套快速灵敏、便捷可靠的农药残留检测方法已成为迫在眉睫的重要研究课题。电化学传感器凭借其快速灵敏、便捷可靠、成本低廉等众多优点成为农药残留现场检测的最有效手段之一。工作电极是电化学传感器的核心元件之一,但传统的玻碳电极、金属电极电催化活性低,选择性差、响应度低,已经远远不能满足人们对于农药残留的快速响应的检测需求。低维碳纳米材料具有结构独特,理化性能优异,比表面积大等优点,已表现出巨大的应用发展潜能;本论文拟结合低维纳米技术、电化学传感技术、分子印迹技术等有效手段,构建两种可靠、快速、灵敏的新型电化学传感器,建立基于甲基对硫磷、氯氰菊酯残留检测的电化学传感方法。基于以上研究思路,本论文研究内容如下(1)以MWCNTs为原材料,采用KMnO4氧化切割法制备了GONRs,借助红外光谱、拉曼光谱表征了GONRs的结构;运用多电位阶跃沉积法制得GONRs-GCE修饰电极,构建了GONRs-GCE电化学传感器。借助CV、SWV考察甲基对硫磷浓度、扫描速率和缓冲溶液pH值对传感器敏感度的影响,考察了传感器的稳定性和重现性。在最优测试条件下,甲基对硫磷浓度在3.0×10-71.0×10-6 mol/L和1.0×10-64.0×10-5 mol/L范围内与响应电流(i)呈良好线性关系,最低检测限为1.6×10-8 mol/L;实际样品检测回收率83.1%98.7%。该传感器制备方法简单、成本低廉、快速灵敏,有发展应用潜力。(2)采用滴涂法制备hBN-GCE修饰电极,电化学聚合法合成氯氰菊酯分子印迹聚合膜,借助Raman和SPM表征聚合膜的物相组成和表面结构。采用恒电位诱导法洗脱模板分子,差分脉冲伏安法评价传感器的灵敏度。在最优测试条件下,传感器响应电流变化值(Δi)与2.0×10-83.0×10-7 mol/L浓度范围内氯氰菊酯呈良好的线性关系,检测限低至8.5×10-9 mol/L,水样加标平均回收率在96.3%100.2%之间。该传感器制备简单,检测成本低廉、兼具良好的稳定性、选择性,具有良好应用前景。
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