一种检测有机磷农药的电化学传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种检测有机磷农药的电化学传感器及其制备方法，属于农药残留检测技术领域。本发明专利技术所述电化学传感器，是由MXene

【技术实现步骤摘要】
一种检测有机磷农药的电化学传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于农药残留检测
，具体涉及一种检测有机磷农药的电化学传感器及其 制备方法。

技术介绍

[0002]随着农业产业的发展，病虫草害日益明显，农药(如杀虫剂、杀菌剂、除草剂等)成为 农业生产中广泛使用的主要污染物之一，而有机磷农药(Organophosphate pesticides OPPs) 约占农药使用量的近四成，它是一类含有磷元素的有机化合物农药，是农作物中常用的农药。 它们主要保护农作物和植物免受病虫害、草害的侵害，提高农作物的产量。农药的意外泄漏 导致其长期滞留在环境中，过量的农药施用也会导致环境污染问题。因此，加强对农药残留 检测方法的研究，开发高灵敏、高准确的农药残留分析检测技术，以快速及时地监控环境和 农产品中的农药残留，促进农药的科学使用，对于保护生态环境，保障人们的身体健康与生 命安全具有重要意义。
[0003]目前，有机磷农药残留的检测方法主要有两类，传统的仪器检测分析技术和快速检测法。 常规的仪器检测方法主要集中在色谱技术上，包括气相色谱法、气相/液相色谱
‑
质谱联用法和 高效液相色谱法等。它们有较高的灵敏度和稳定性，但是，常规的色谱
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质谱检测等分析农药 残留的技术成本较高、所需检测时间长，大多存在设备昂贵、溶剂消耗量大，不能满足现场 快速检测的缺陷，因此给国家相关的食品安全监管部门对于农副产品的监督工作造成了许多 不便。为准确、便捷、实时快速地检测农药残留，许多快速检测方法也应运而生，其中之一 就是酶联免疫吸附测定法(ELISA)，中心在于使抗体与酶复合物结合，并且通过显色达到检 测的目的，该方法结合了酶的高效催化能力以及抗原和抗体之间的特异性免疫反应。但是， 酶联免疫法检测农残时，因为农药种类繁多，制备抗体的难度较大，测试样品若未知农药种 类时，测试存在一定程度的盲目性，容易出错，因此，也极大限制了酶联免疫分析在农残检 测方面的应用。因此，迫切需要在此领域开展深入的研究工作，建立快速、有效的方法分离 和检测食品中的有机磷农药。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种检测有机磷农药的电化学传感器，可实现对有机磷农药的快速和高灵敏 检测，检测成本低。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种检测有机磷农药的电化学传感器，是由MXene
‑
CNTs材料和金/铂纳米粒子依次修饰 在玻碳电极表面而成，其中，MXene
‑
CNTs材料(MXene
‑
碳纳米管材料)是由碳纳米管(CNTs) 结合在MXene纳米片的层间及其表面形成，金/铂纳米粒子分布在MXene
‑
CNTs材料表面。
[0007]在上述方案的基础上，电化学传感器的最外层修饰有壳聚糖，以防止MXene
‑
CNTs材料 和金/铂纳米粒子从玻碳电极上掉落。
使得有机磷农药吸附在工作电极上，然后置于电化学检测池中用循环伏安法进行检测，获得 循环伏安曲线；
[0028](2)构建有机磷农药浓度
‑
电流强度标准曲线
[0029]以有机磷农药浓度为横坐标，循环伏安曲线中的电流强度为纵坐标，构建有机磷农药浓 度
‑
电流强度标准曲线；
[0030](3)检测样品中的有机磷农药残留
[0031]将电化学传感器(MXene
‑
CNTs/金/铂纳米粒子/玻碳电极)置于待测样品溶液中，混合常 温孵育，使得有机磷农药吸附在工作电极上，然后置于电化学检测池中用循环伏安法进行检 测，记录样品溶液的循环伏安曲线，对照有机磷农药浓度
‑
电流强度标准曲线获得甲基对硫磷 的浓度。
[0032]上述电化学检测池为三电极体系，其中，电化学传感器为工作电极，饱和汞电极(SCE) 为参比电极，铂丝电极为辅助电极，电解质溶液使用0.1M的PBS缓冲溶液。
[0033]以甲基对硫磷为例描述本专利技术所述电化学传感器的检测原理，如下：
[0034]MXene材料提供一个大的比表面积，碳纳米管和金/铂纳米粒子的结合可协同放大整个电 化学传感器的导电和灵敏性能，甲基对硫磷结构上的苯环存在硝基，而硝基活性较大极易发 生氧化还原反应，借助修饰电极良好的导电性，在电化学检测过程中会有明显的氧化还原峰 的出现，实现对甲基对硫磷农药的定性检测。另外，随着甲基对硫磷浓度的增加，电流强度 也明显增加，从而对照标准曲线获得待测溶液中甲基对硫磷的浓度。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036]新型二维过渡碳化物MXene与碳纳米管结合，使碳纳米管在二维材料MXene层中间形 成电子运输通道，增加导电率。金纳米粒子和铂纳米粒子的结合可协同放大信号，实现对有 机磷农药的高灵敏度检测，尤其是对甲基对硫磷具有较高的特异性检测效果。本专利技术所述有 机磷农药的检测方法具有操作简便，无需对待测样本进行复杂的前处理，检测成本低，检测 快速，以及对检测仪器的要求低等优点。
附图说明
[0037]图1为MXene纳米片的透射电镜图；
[0038]图2为MXene纳米片的扫描电镜图；
[0039]图3为MXene纳米片的能谱图；
[0040]图4为MXene纳米片以及MXene
‑
CNTs材料的制备方法示意图；
[0041]图5为金/铂纳米粒子的制备方法示意图；
[0042]图6为电化学传感器检测甲基对硫磷的原理示意图；
[0043]图7为不同浓度甲基对硫磷农药的循环伏安曲线图；
[0044]图8为甲基对硫磷浓度与响应峰电流之间的标准曲线图；
[0045]图9为电化学传感器对不同有机磷农药的特异性检测结果；图10为利用不同修饰材料的电化学传感器检测甲基对硫磷的循环伏安曲线图。
具体实施方式
[0046]在本专利技术中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常
理解的 含义。具体如下：
[0047]术语“MXene纳米片”指的是一种层状纳米修饰材料。
[0048]术语“金/铂纳米粒子”指的是金和铂的复合纳米粒子，也可表示为“金/铂纳米颗粒”、
ꢀ“
金
‑
铂纳米粒子”、“金
‑
铂纳米颗粒”、“金/铂纳米复合材料”等。
[0049]术语“MXene/玻碳电极”指的是玻碳电极上修饰有MXene材料的电化学传感器。
[0050]术语“MXene
‑
CNTs/玻碳电极”指的是玻碳电极上修饰有MXene
‑
CNTs材料的电化学传 感器，MXene
‑
CNTs材料指的是MXene
‑
碳纳米管复合材料。
[0051]术语“金/铂纳米粒子/玻碳电极”指的是玻碳电极上修饰有金/铂纳米粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测有机磷农药的电化学传感器，其特征在于，是由MXene
‑
CNTs材料和金/铂纳米粒子依次修饰在玻碳电极表面而成，其中，MXene
‑
CNTs材料是由碳纳米管结合在MXene纳米片的层间及其表面形成，金/铂纳米粒子分布在MXene
‑
CNTs材料表面。2.根据权利要求1所述的检测有机磷农药的电化学传感器，其特征在于，在电化学传感器的最外层修饰有壳聚糖，以防止MXene
‑
CNTs材料和金/铂纳米粒子从玻碳电极上掉落。3.权利要求2所述电化学传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将MXene
‑
CNTs材料滴涂到玻碳电极的表面，自然干燥，在电极表面形成一层均匀的修饰层；(2)将金/铂纳米粒子滴涂到步骤(1)所述含有MXene
‑
CNTs材料修饰层的玻碳电极表面，自然干燥，获得电化学传感器；(3)将壳聚糖修饰在电化学传感器的最外层，以防止MXene
‑
CNTs材料和金/铂纳米粒子从玻碳电极上掉落。4.根据权利要求3所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，玻碳电极在MXene
‑
CNTs材料滴涂前进行抛光清洗处理，处理方法如下：分别用1.0μm、0.3μm和0.05μm的Al2O3抛光粉依次打磨玻碳电极，打磨完毕后，对电极进行水洗，室温下晾干。5.根据权利要求3所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述MXene
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CNTs材料的制备方法，具体步骤如下：将碳纳米管和MXene纳米片悬浮液加入到乙醇和水的混合溶液中，超声5h，获得MXene
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CNTs材料。6.根据权利要求5所述的电化学传感器的制备方法，其特征在于，所述MXene纳米片悬浮液的制备方法，具体步骤如下：向氟化锂中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯秀丹，丁荣，杨庆利，于辉，于春娣，唐娟，
申请(专利权)人：青岛农业大学，
类型：发明
国别省市：