本发明专利技术具体涉及一种可直接检测水相中有机磷农药的电化学生物传感器。该传感器包括玻碳电极、纳米金颗粒层和ZrO2纳米粒子层。其制备方法为：先在玻碳电极表面电沉积一层纳米金颗粒，然后在纳米金颗粒上电沉积一层二氧化锆纳米粒子即可。将制成的传感器在准备好的有机磷溶液中充分吸附后，通过电化学工作站检测到的溶出峰电流实现有机磷的定量检测。传感器的构造充分利用了纳米金颗粒和ZrO2纳米粒子的特殊性能，传感器构造成本低，灵敏度高，检测线性范围宽，再生性好，非特异性吸附小，检测过程简单快速，在食品安全监测领域具有较大的应用潜力。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术具体涉及一种可直接检测水相中有机磷农药的电化学生物传感器。该传感器包括玻碳电极、纳米金颗粒层和ZrO2纳米粒子层。其制备方法为：先在玻碳电极表面电沉积一层纳米金颗粒，然后在纳米金颗粒上电沉积一层二氧化锆纳米粒子即可。将制成的传感器在准备好的有机磷溶液中充分吸附后，通过电化学工作站检测到的溶出峰电流实现有机磷的定量检测。传感器的构造充分利用了纳米金颗粒和ZrO2纳米粒子的特殊性能，传感器构造成本低，灵敏度高，检测线性范围宽，再生性好，非特异性吸附小，检测过程简单快速，在食品安全监测领域具有较大的应用潜力。【专利说明】—种基于纳米粒子吸附的有机磷电化学生物传感器
本专利技术具体涉及一种用于水相环境中有机磷农药快速检测的有机磷电化学生物传感器制备方法，属于分析检测
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技术介绍
由于人们在农作物病虫害防治过程中不合理或超剂量使用化学农药，导致部分农产品农药残留量较高，不但影响人体健康，也破坏了农业生态环境。传统的有机磷农药分析方法有气相色谱法、薄层色谱法、高效液相色谱法以及各种光谱联用技术，这些方法的选择性、灵敏度和准确度相对较高，但需要昂贵的仪器设备，样品前处理方法复杂，所需分析周期长，运用起来有一定的局限性。电化学传感器法检测有机磷具有简单、快速、低成本和便于携带等优点，且不需要昂贵的仪器设备，可弥补传统检测方法的不足。在品种繁多的农药中，有机磷类农药水溶性最强。有机磷电化学生物传感技术作为一种新型的快速检测技术，能直接检测水相中的有机磷，农产品经简单处理即可通过有机磷传感器进行检测。对于茶叶等冲泡后饮用的农产品，茶汤中的农药残留含量直接威胁到人体的健康，通过有机磷传感器可直接检测茶汤中的有机磷农残含量；蔬菜、水果等农产品经浸泡后的溶液亦可直接用于检测，可简单快速判断蔬菜的有机磷农残含量水平。与传统分析技术相比，有机磷传感器快速检测法具有简单、快速、灵敏、低成本和便于携带等优点。国内外关于利用胆碱酯酶和有机磷水解酶检测有机磷的文献已有报道，但基于酶的有机磷传感技术因成本高，酶分子易失活、不易再生等缺点，应用起来有一定的局限性。近年来，有机磷电化学传感器的研制取得了新的进展，纳米粒子作为一种常用的纳米材料，具有制备方法简单、表面易于修饰等优良性能，在有机磷传感器的构建中得到了较为广泛的应用。纳米粒子的表面效应和表面吸附能力，同时，纳米粒子具有的特殊形态特征可以加速电子的转移，能够提高电极的稳定性，加快电极响应速度，并提高传感器的灵敏度和选择性。已有研究者报道，通过在金电极上直接电沉积一层ZrO2纳米粒子，利用ZrO2纳米粒子对有机磷类农药的强吸附能力，制成可用于检测茶汤中有机磷农残的电化学生物传感器气这种方法克服了酶传感器不稳定、酶分子易失活等缺点，而且电极检测速度快，操作简便，使用寿命较长，可直接用于溶液中有机磷农残的快速检测。但是，考虑到金电极价格昂贵，出于降低传感器制造成本，并且更进一步提高电极的反应性能，扩大监测目标物范围等考虑，尚待进一步研究以完善传感器的实用性能。参考文献: ALBAREDA S M, MERKOCI A, ALEGRET S.Automated detection ofchlorpyrifosandits metabolites by a continuous flow system based enzymesensor.Anal Chim Acta, 2001， 442: 35-44.SUPRUN Ej EVTUGYN Gj BUDNIKOV H，et al.Electrochemical biosensors -principles and applications.Anal.Bioanal.Chem., 2005，383: 597-604.刘鹂，安裕敏，SergeiV.Dzyadevych, et.al.丁酰胆碱脂酶电势型生物传感器测定敌敌畏农药残留的抑制性研究.贵州环保科技，2006,12(2):32-35.JOSIANE C， SERGIO A S M.A review of electrolyte and electrode materialsfor high temperature electrochemical CO2 and SO2 gas sensors.Sens.Actuators.B, 2008，129: 96-97.刘淑娟，谭正初，钟兴刚等.基于纳米粒子吸附的电化学生物传感器快速检测茶汤中的有机磷?食品科技，2012:37(1):283-287。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有技术的不足，提供一种构造简单、灵敏度高，检测线性范围宽、再生性好，非特异性吸附小、检测过程快速的有机磷传感器的制备及检测方法。本专利技术通过在玻碳电极表面修饰一层纳米金颗粒，然后在纳米金颗粒上电沉积一层二氧化锆纳米粒子，制成一种有机磷电化学生物传感器，可直接用于水相中的有机磷农药的检测。该传感器包括玻碳电极、纳米金颗粒层和ZrO2纳米粒子层。所述玻碳电极表面电沉积着纳米金颗粒层。所述纳米金颗粒层表面电沉积着ZrO2纳米粒子。所述ZrO2粒子对 有机磷农药的磷酸基团有很强的吸附作用。将制成的传感器在准备好的有机磷溶液中充分吸附后，通过电化学工作站检测到的溶出峰电流实现有机磷的定量检测(图1)。该传感器制作及检测的具体过程: 在清洗过的玻碳电极表面电沉积纳米金颗粒，具体为:玻碳电极依次用0.3Mm和0.05Mm的Al2O3粉末抛光成镜面，然后依次在95%的乙醇和蒸馏水中各超声清洗4 min，取出用二次水冲洗并用氮气吹干。将清洗后的电极置于4 mmol/L氯金酸(HAuCl4)溶液中，以0.1 mol/L KNO3为支持电解质，利用CHI760b电化学工作站电沉积纳米金颗粒，电化学反应池为三电极系统，清洗过的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，钼电极为对电极，在恒电位-1.0 V电沉积150 S，随后取出电极用95%的乙醇和去离子水洗净并用氮气吹干，即在玻碳电极上电沉积了一层纳米金颗粒。纳米金颗粒层不仅有效地增大了玻碳电极的比表面积，并且能有效提闻电极的响应性能。在所述纳米金颗粒层表面电沉积ZrO2纳米粒子，具体为:将已电沉积纳米金颗粒层的玻碳电极依次用95%的乙醇和水冲洗干净，并用氮气吹干。在含有3.0 mM的ZrOCl2.8H20和0.3 M的KCl溶液中，以修饰过纳米金的玻碳电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，钼电极为对电极，利用CHI760b电化学工作站在-1.r+0.6 V之间以25 mV/s的扫描速度扫描12个循环，扫描完成后将电极取出用去离子水洗净并用氮气吹干，即在纳米金颗粒表面电沉积了一层ZrO2纳米粒子。以上ZrO2粒子层/纳米金颗粒层/玻碳电极即为有机磷传感器，将制成的传感器在准备好的有机磷溶液中充分吸附后，再通过检测到的溶出峰电流大小可计算溶液中有机磷的浓度。溶出峰电流的检测同样通过CHI760b电化学工作站实现，将该传感器在pH 7.0的0.1 M KCl溶液中做SWV扫描(方波频率25 Hz,电位增量为4 mV)，在扫描电位0.093 V会有一个SWV溶出峰，用Sigmaplot本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于纳米粒子吸附的有机磷电化学生物传感器，包括玻碳电极、纳米金颗粒层和ZrO2纳米粒子层，其特征在于，所述玻碳电极表面电沉积着纳米金颗粒层；所述纳米金颗粒层表面电沉积着ZrO2纳米粒子；该传感器通过电化学工作站检测到的溶出峰电流实现有机磷的定量检测，与在金电极表面上直接沉积ZrO2制成的有机磷传感器相比，该传感器对有机磷溶液的检测灵敏度提高1倍以上，传感器的检测线性范围扩大60%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘淑娟，钟兴刚，李彦，郑红发，黄怀生，赵熙，粟本文，
申请(专利权)人：湖南省茶叶研究所，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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