石墨烯纳米材料电化学传感界面上的水产品中农药残留检测

摘要

近年来，随着人民消费水平的不断提升，食品的安全问题成为大众担忧的难题。而对食物中农药的测定也变得尤为重要。开发出简单、快速、便宜的传感器成为了研究热点。电化学传感器由于其精确灵敏，选择性好以及方便携带等特点而被普遍使用到食品安全研究中。纳米材料具有较大的比表面积，以及较好的吸附和催化能力等特性。在电化学传感器里，纳米材料是修饰电极的良好的材料，其自身优秀的性能可以明显的提升传感器的检测性能。本文以敌草隆和辛硫磷为检测的对象，使用石墨烯和金属纳米粒子等材料修饰玻碳电极(GCE)，构建了性能优良的电化学传感器，建立了对水产品中敌草隆和辛硫磷的快速传感方法。
　　本文研究内容主要包括以下二个部分:
　　1.基于纳米材料构建电化学传感器检测水产品中敌草隆
　　制备了基于氯化血红素还原氧化石墨烯(Hemin-rGO)改性玻碳电极(GCE)对水中污染物快速检测电化学传感器。用扫描电镜(SEM)，紫外可见吸收光谱(UV)和X射线光电子能谱分析(XPS)对修饰材料做了表征。将其应用于在-0.35V(vs.Ag/AgCl)的工作电位下，对除草剂敌草隆的安培检测。在最优条件下，峰电流在6.0-324.0nM的区间内与敌草隆浓度成正比，检测限为1.09nM(S/N=3)。所制备的电化学传感器对50nM敌草隆的7次重复分析也显示出2.3％的相对标准偏差，并且在环境温度下放置9天后电极的响应下降了9.0％。说明该传感器拥有良好的稳定性和重复性。此外，它可以成功地用于确定水产品中敌草隆的存在，在实际样品应用中具有可靠的准确度，具有良好的应用前景。
　　2.基于氧化锆修饰的纳米材料构建的电化学传感器用于辛硫磷的检测
　　本研究建立了一种基于氧化锆纳米粒子(ZrO2)修饰的氯化血红素功能化还原石墨烯氧化物(Hemin-rGO)在玻碳电极(GCE)上快速测定辛硫磷的电化学传感器。用SEM，UV-vis光谱和XPS对修饰材料进行了表征。通过安培响应将修饰后的GCE应用于-0.20V(vs.Ag/AgCl)工作电位下检测辛硫磷，研究了Hemin-rGO/ZrO2-CHIT/GCE对还原辛硫磷的电催化活性。在最优的条件下，阴极峰电流在3.010-6-1.510-4M区间内与辛硫磷浓度成正比，检出限为7.6210-8M（S/N=3）。所制备的电化学传感器对5μM辛硫磷的七次重复分析也显示出1.7％的相对标准偏差，并且在环境温度下放置9天后电极的响应下降了5.4％。说明该传感器拥有良好的稳定性和重复性。此外，它可以成功地用于确定水产品中辛硫磷的存在，在实际样品应用中具有可靠的准确度，具有良好的应用前景。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 水产品的形势

1．1．1 水污染的严重性

1．1．2 水产品的安全隐患

1．2 农药检测的发展历程

1．2．1 常见农药简介

1．2．2 农药检测常用方法

1．2．3 电化学传感器在农药检测中的应用

1．3 纳米材料构建的电化学传感器在农药残留分析中的应用

1．3．1 纳米材料概述

1．3．2 石墨烯

1．3．3 氯化高铁血红素

1．3．4 纳米复合材料

1．4 本实验拟定方案及实验技术路线

第二章 基于Hemin-rGO构建电化学传感器检测水产品中敌草隆

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验设备

2．2．3 溶液的配置及玻璃器皿前处理

2．2．4 实际样品的前处理

2．2．5 修饰电极的制各

2．3 实验思路及测试方法

2．3．1 实验思路与技术路线

2．3．2 电化学测量方法

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 电极修饰过程表征

2．4．2 Hemin-rGO／GCE对敌草隆的直接电化学行为

2．4．3 扫描速度对电化学响应的影响

2．4．4 pit值的影响

2．4．5 氯化血红素浓度的影响

2．4．6 安培响应的工作电位的影响

2．4．7 Hemin-rGO／GCE对敌草隆的线性检测范围

2．4．8 传感器的选择性、重复性和稳定性

2．4．9 水产品中的敌草隆的测定

2．5 章节小结

第三章 基于氧化锆修饰的纳米材料构建电化学传感器用于辛硫磷的检测

3．1 引言

3．2．1 实验试剂

3．2．2 Hemin-rGO／ZrO2-CHIT复合材料的制备

3．2．3 修饰电极的制备

3．2．4 实际样品的前处理

3．3 实验思路及测试方法

3．3．1 实验思路与技术路线

3．3．2 电化学测试方法

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 电化学传感器修饰层的表征

3．4．2 辛硫磷在Hemin-rGO／ZrO2-CHIT／GCE上的电化学行为

3．4．3 富集时间和电位对辛硫磷的影响

3．4．4 工作电位的影响

3．4．5 氯化血红素和ZrO2-CHIT的含量对辛硫磷检测的影响

3．4．6 pH值对辛硫磷检测的影响

3．4．7 电化学传感器对辛硫磷的分析性能

3．4．8 特异性、稳定性和再生性

3．4．9 样品检测

3．5 章节小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．1．1 基于纳米材料构建电化学传感器检测水产品中的敌草隆

4．1．2 基于氧化锆修饰的纳米材料构建电化学传感器用于辛硫磷的检测

4．2 展望

参考文献

攻读硕士期间的学术活动及成果情况