一种检测有机磷农药残留物的传感器的制备方法

摘要

本发明公开了一种以纸电池为动力的检测有机磷农药残留物的电致化学发光传感器的制备方法。纸电池的制备过程包括设计、打印疏水蜡图案，如附图所示；构筑加注区、盐桥区、电解质区、电池区和连接线区；纸电池组装。检测有机磷农药残留物的电致化学发光传感器的制备过程包括电极前处理、电极修饰以及检测过程。该传感器制备方法简单，以纸电池为动力价格低廉，对农副产品中有机磷农药残留物的检测具有重要意义。

说明书

技术领域

本发明涉及农药残留物的检测技术领域，更具体的说是一种以纸电池为动力的检测有机磷农药残留物的电致化学发光传感器的制备。

背景技术

为了有效预防和控制病、虫、草以及其他有害生物对农林业生产造成危害，高毒性有机磷农药被广泛使用。在一定程度上，有机磷农药有效地治理了农作物的病虫害问题，给社会经济效益带来了很明显的增长。然而，在保证农作物大幅增产的同时，有机磷农药的使用所带来的不良副作用已经越来越凸显。有机磷农药施用后，一部分附在植物体表面或渗入植物体内，使粮食、蔬菜和水果等受到污染；另一部分则散落在土壤中或经过蒸发逸散到空气中，或随着农田排水及雨水流入江河湖海，使土壤、水体和水生生物等受到污染。人主要通过饮食从环境中摄入农药。虽然农药在环境中的残留浓度一般不高，但通过生物浓缩和食物链的累积作用之后，农药浓度可在生物体内达到几千倍，甚至几万倍。一旦有机磷农药进入生物体，就会对体内乙酰胆碱醋酶的活性产生不同程度的抑制作用，甚至造成疾病和死亡。食品中的有机磷农药残留不仅仅影响国际贸易，更对人民身体健康带来极大威胁。因此，对痕量有机磷农药进行快捷高效的检测变得越来越重要。

目前，对痕量有机磷农药检测的主要方法有色谱法及其与傅立叶红外或质谱联用技术，这些方法为农药残留污染物的测定提供了有效手段。然而由于前处理繁琐，设备昂贵，检测成本高等不足，这些方法难以普及到基层的分析检测实验室。有文献报道了采用电致化学发光的技术检测有机磷农药的方案，然而文章使用的多功能电化学和化学发光分析仪价格昂贵，也不能满足实际检测的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有样品处理简单、操作方便、成本低廉等特点的有机磷农药残留物检测方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过制备纸电池，并以制备的纸电池为动力构建用于有机磷农药残留物检测的电致化学发光传感器来实现的。该检测有机磷农药残留物的传感器的制备方法为：

（1）采用CorelDRAW Graphics Suite X6、Adobe Photoshop CS6或者Adobe Illustrator CS6软件设计如图1所示的纸电池图案，纸电池图案包括加注区、盐桥区、电解质区、电池区和连接线区。

（2）将滤纸裁剪成A4大小的尺寸，利用固体蜡打印机将步骤（1）中设计的图案打印到裁好的滤纸上，随后将打印好图案的滤纸置于90℃的烘箱中加热处理3 min，使图案化的蜡融化并形成疏水坝。

（3）采用打孔器或者激光切割机在加注区居中打孔，孔直径比预留的亲水区直径小1 mm；在盐桥区滴加1.0 M的NaCl溶液或者KCl溶液；在电解质两个区域分别滴加0.9 M Cu(NO₃)₂溶液和0.6>3)₃溶液；在两个电极区分别粘贴铜箔和铝箔；在连接线区采用现有方法原位生长纳米金，构筑贯通纸基材上下两面的金连接线，然后用玛瑙锤子对纸基材双面的金连接线进行单向打磨；待电解质和盐溶液干燥后对滤纸进行折叠；借助燕尾夹和如图2所示的自制芯片夹进行固定。

（4）传感器的构建

依次用1.0、0.3、0.05 μm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光处理，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；将处理后的玻碳电极插入质量分数为1%的氯金酸溶液中，采用电位溶出分析技术，施加-0.2 V的电压50秒，在电极表面沉积一层金纳米颗粒；按照现有方法制备碳点作为电致化学发光材料；将制备的碳点溶液滴涂于金纳米颗粒修饰的玻碳电极表面，干燥；取10微升乙酰胆碱酯酶滴涂于修饰后的电极表面，于4℃冰箱中孵化2 h，用pH 7.4缓冲溶液清洗；滴加10微升戊二醛，于4℃冰箱中反应30 min，用pH 7.4缓冲溶液清洗。

（5）测定步骤

将步骤（4）制备的传感器置于含有有机磷农药残留物的溶液中反应20 min；然后将传感器转移至pH 8.0含有1.5 mM的氯化乙酰硫代胆碱溶液中，以制备的纸电池为动力，连接玻碳电极和Ag/AgCl参比电极，在纸电池的加注区滴加二次水激活电池，稳定30 s后配合流动注射化学发光分析仪进行检测。

步骤（1）中所述的纸电池的加注区直径为3-6 mm；盐桥区宽度为 3-8 mm，长度为8-20 mm；电解质区直径为3-8 mm；电池区直径为3-8 mm；连接线区直径为3-8 mm。

步骤（3）中所述的自制芯片夹包括2片，一片芯片中间有一个孔，孔的尺寸与加注区孔的尺寸相同；另外一片芯片夹上有导电铝电路，可以将连接线上的电流引出。

步骤（5）中所述的纸电池与玻碳电极和参比电极的连接方式为，纸电池的正极与参比电极连接，纸电池的负极与玻碳电极连接。

本发明的有益效果

（1）以纸电池为动力检测有机磷农药残留物的电致化学发光传感器制备方法，将设计制备的纸电池引入检测装置中作为动力，降低了检测成本。

（2）该传感器制备简单、便于携带。

（3）所使用的纸电池制备方法简单，纸基材来源丰富，可折叠易处理。

（4）在连接线区采用现有方法原位生长得到的纳米金不仅可以实现纸基材的单面导电，而且因为纳米金贯通纸基材的上下两面，实现了纸基材上下两面的导通。

附图说明 图1 用于制备纸电池的疏水蜡图案；

图2 用于纸电池固定的自制芯片夹。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施。

实施例1. 一种检测甲基对硫磷农药残留物的电致化学发光传感器的制备方法

（1）采用CorelDRAW Graphics Suite X6、Adobe Photoshop CS6或者Adobe Illustrator CS6软件设计如图1所示的纸电池图案，纸电池图案包括加注区、盐桥区、电解质区、电池区和连接线区。

（2）将滤纸裁剪成A4大小的尺寸，利用固体蜡打印机将步骤（1）中设计的图案打印到裁好的滤纸上，随后将打印好图案的滤纸置于90℃的烘箱中加热处理3 min，使图案化的蜡融化并形成疏水坝。

（3）采用打孔器或者激光切割机在加注区居中打孔，孔直径比预留的亲水区直径小1 mm；在盐桥区滴加1.0 M的NaCl溶液或者KCl溶液；在电解质两个区域分别滴加0.9 M Cu(NO₃)₂溶液和0.6>3)₃溶液；在两个电极区分别粘贴铜箔和铝箔；在连接线区采用现有方法原位生长纳米金，构筑贯通纸基材上下两面的金连接线，然后用玛瑙锤子对纸基材双面的金连接线进行单向打磨；待电解质和盐溶液干燥后对滤纸进行折叠；借助燕尾夹和如图2所示的自制芯片夹进行固定。

（4）传感器的构建

依次用1.0、0.3、0.05 μm的氧化铝粉末对玻碳电极进行抛光处理，分别在超纯水和乙醇中超声清洗，氮气吹干；将处理后的玻碳电极插入质量分数为1%的氯金酸溶液中，采用电位溶出分析技术，施加-0.2V的电压50秒，在电极表面沉积一层金纳米颗粒；按照现有方法制备碳点作为电致化学发光材料；将制备的碳点溶液滴涂于金纳米颗粒修饰的玻碳电极表面，干燥；取10微升乙酰胆碱酯酶滴涂于修饰后的电极表面，于4℃冰箱中孵化2 h，用pH 7.4缓冲溶液清洗；滴加10微升戊二醛，于4℃冰箱中反应30 min，用pH 7.4缓冲溶液清洗。

（5）测定步骤

将步骤（4）制备的传感器置于含有甲基对硫磷残留物的溶液中反应20 min；然后将传感器转移至pH 8.0含有1.5 mM的氯化乙酰硫代胆碱溶液中，以制备的纸电池为动力，连接玻碳电极和Ag/AgCl参比电极，在纸电池的加注区滴加二次水激活电池，稳定30 s后配合流动注射化学发光分析仪进行检测。

步骤（1）中所述的纸电池的加注区直径为3 mm；盐桥区宽度为 3 mm，长度为8 mm；电解质区直径为3 mm；电池区直径为3 mm；连接线区直径为3 mm。

步骤（3）中所述的自制芯片夹的包括2片，其中一片芯片中间有一个孔，孔的尺寸与加注区孔的尺寸相同；另外一片芯片夹上有导电铝电路，可以将连接线上的电流引出。

步骤（5）中所述的纸电池与玻碳电极和参比电机的连接方式为，纸电池的正极与参比电极连接，纸电池的负极与玻碳电极连接。

实施例2. 一种检测内吸磷农药残留物的电致化学发光传感器的制备方法

制备步骤同例1，不同之处是：

步骤（1）中所述的纸电池的加注区直径为5 mm；盐桥区宽度为 5 mm，长度为12 mm；电解质区直径为5 mm；电池区直径为5 mm；连接线区直径为5 mm。

步骤（3）中所述的自制芯片夹的包括2片，其中一片芯片中间有一个孔，孔的尺寸与加注区孔的尺寸相同；另外一片芯片夹上有导电铝电路，可以将连接线上的电流引出。

步骤（5）中的有机磷农药为内吸磷农药。

实施例3. 一种检测马拉硫磷农药残留物的电致化学发光传感器的制备方法

制备步骤同例1，不同之处是：

步骤（1）中所述的纸电池的加注区直径为6 mm；盐桥区宽度为 8 mm，长度为16 mm；电解质区直径为8.0 mm；电池区直径为8 mm；连接线区直径为8 mm。

步骤（3）中所述的自制芯片夹的包括2片，其中一片芯片中间有一个孔，孔的尺寸与加注区孔的尺寸相同；另外一片芯片夹上有导电铝电路，可以将连接线上的电流引出。

步骤（5）中的有机磷农药为马拉硫磷农药。