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有机农药的电化学检测

作　者: 张梅
导　师: 宋永海
学　校: 江西师范大学
专　业: 分析化学
关键词: 乙酰胆碱酯酶普鲁士蓝壳聚糖氧化石墨烯氨基甲酸酯和有机磷类农药生物传感器
分类号: TS207.53
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国人民生活水平的不断提高,农产品的质量安全问题受到越来越多的关注,因此如何快速简便地检测农药残留量已成为当前研究的热点。目前报道的农药检测方法主要有气相色谱法、气相色谱-质谱联用法、高效液相色谱法和液相色谱-质谱联用法。作为传统的分析手段,这些方法均可以有效地检测出农产品中残留农药的含量,但是如果采用大型仪器进行检测,需要对样品进行繁琐的预处理、费时、成本高,而且所需仪器大都昂贵且庞大笨重,需要专业技术人员维护,不适用于现场检测。电化学生物传感器则弥补了上述技术的缺陷,满足了现场检测的要求。电化学生物传感器具有快速、简便、灵敏及成本低等优点,因此在农药残留快速检测中有着广阔的应用前景。近年来,基于特定酶活性抑制原理设计的酶生物电化学传感器在农药检测方面倍受关注。本论文研究工作的主要内容集中在以下几个方面:1.乙酰胆碱酯酶/氧化石墨烯-壳聚糖/玻碳电极的制备及其在有机农药检测中的应用。首先在玻碳电极表面修饰氧化石墨烯-壳聚糖的复合物,然后将乙酰胆碱酯酶自组装于氧化石墨烯-壳聚糖/玻碳电极表面。利用原子力显微镜研究电极表面结构,电化学技术研究该修饰电极的电化学性能。原子力显微镜实验结果表明,乙酰胆碱酯酶均匀地固载于氧化石墨烯-壳聚糖/玻碳电极表面。在最优条件下,该修饰电极检测西维因的线性范围为0.005-0.4μmol/L和1.0-5.0μmol/L,检出限为4.0 nmol/L。该传感器制备简单,操作方便,为构建有机农药传感器提供了新方法。2.乙酰胆碱酯酶/Nafion/普鲁士蓝/玻碳电极的制备及其在有机农药检测中的应用。首先在玻碳电极上电沉积具有催化功能的普鲁士蓝纳米颗粒薄膜,并逐层修饰Nafion、乙酰胆碱酯酶以构建乙酰胆碱酯酶/Nafion/普鲁士蓝修饰电极。有机农药的检测原理是基于有机农药对乙酰胆碱酯酶/Nafion/普鲁士蓝/玻碳电极电化学响应的抑制。利用原子力显微镜研究了电极表面结构。原子力显微镜实验结果表明乙酰胆碱酯酶均匀地组装到Nafion/普鲁士蓝/玻碳电极表面。电化学实验结果表明乙酰胆碱酯酶/Nafion/普鲁士蓝/玻碳电极对有机农药的响应与固定在电极上的乙酰胆碱酯酶、普鲁士蓝、Nafion以及支持电解质的pH值密切相关。在最优条件下,构筑的修饰电极检测西维因和敌百虫的线性范围分别为0.01-0.5μmol/L及2.0-10.0μmol/L和0.02-1.0μmol/L及2.0-8.0μmol/L,检出限分别为5.0 nmol/L和10.0 nmol/L。并模拟了实际样品进行检测,发现该方法有较高的检测灵敏度、较好的重复性和抗干扰性。3.乙酰胆碱酯酶/普鲁士蓝-壳聚糖/玻碳电极的制备及其在有机农药检测中的应用。首先在玻碳电极上电沉积普鲁士蓝-壳聚糖杂化膜,然后将乙酰胆碱酯酶修饰到普鲁士蓝-壳聚糖/玻碳电极表面。普鲁士蓝-壳聚糖杂化膜具有良好的生物相容性,且能很好地固定乙酰胆碱酯酶。利用原子力显微镜研究了电极表面结构,结果表明纳米级的普鲁士蓝-壳聚糖粒子在电极表面均匀分布。使用电化学方法探讨了电沉积时间、壳聚糖的浓度、乙酰胆碱酯酶的量以及支持电解质的pH值对该修饰电极检测西维因的影响。在最优条件下,该修饰电极检测西维因的线性范围为0.01-0.4μmol/L和1.0-5.0μmol/L,检出限为3.0 nmol/L。该传感器制备简单,操作方便,为构建有机农药传感器提供了新方法。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章文献综述  9-34
  引言  9
  1.1 有机农药的作用及危害  9-13
    1.1.1 农药的发明和发展  9-10
    1.1.2 有机农药在农业生产中的地位和作用  10-11
    1.1.3 农药残留及其危害  11-13
  1.2 农药检测方法的研究进展  13-19
    1.2.1 传统农药检测方法  13-15
    1.2.2 纳米材料在农药检测中的应用  15-17
    1.2.3 基于生物检测新方法  17-19
  1.3 生物传感器  19-24
    1.3.1 生物传感器概述  19
    1.3.2 酶生物传感器  19-23
    1.3.3 乙酰胆碱酯酶生物传感器  23-24
  1.4 本文立意  24-26
  参考文献  26-34
第二章乙酰胆碱酯酶/氧化石墨烯-壳聚糖修饰玻碳电极制备及其在西维因检测中的应用  34-45
  引言  34-35
  2.1 实验部分  35
    2.1.1 仪器与试剂  35
    2.1.2 氧化石墨烯的制备  35
    2.1.3 修饰电极的制备  35
  2.2 结果与讨论  35-41
    2.2.1 原子力显微镜表征  35-36
    2.2.2 修饰电极的电化学行为  36-37
    2.2.3 实验条件的优化  37-38
    2.2.4 不同浓度西维因的检测  38-40
    2.2.5 样品分析  40
    2.2.6 特异性、重复性和稳定性  40-41
  2.3 结论  41-42
  参考文献  42-45
第三章乙酰胆碱酯酶/Nafion/普鲁士蓝修饰玻碳电极的制备及其在有机农药检测中的应用  45-57
  引言  45
  3.1 实验部分  45-46
    3.1.1 仪器与试剂  45-46
    3.1.2 修饰电极的制备  46
  3.2 结果与讨论  46-52
    3.2.1 原子力显微镜表征  46-47
    3.2.2 修饰电极的电化学行为  47-48
    3.2.3 实验条件的优化  48-50
    3.2.4 不同浓度西维因的检测  50-52
    3.2.5 特异性、重复性和稳定性  52
    3.2.6 样品分析  52
  3.3 结论  52-54
  参考文献  54-57
第四章乙酰胆碱酯酶/普鲁士蓝-壳聚糖修饰玻碳电极的制备及其在西维因检测中的应用  57-67
  引言  57-58
  4.1 实验部分  58
    4.1.1 仪器与试剂  58
    4.1.2 修饰电极的制备  58
  4.2 结果与讨论  58-64
    4.2.1 原子力显微镜表征  58-59
    4.2.2 修饰电极的电化学行为  59-61
    4.2.3 实验条件的优化  61-62
    4.2.4 不同浓度西维因的检测  62-63
    4.2.5 特异性、重复性和稳定性  63-64
    4.2.6 样品分析  64
  4.3 结论  64-65
  参考文献  65-67
结语  67-69
致谢  69-70
在学期间公开发表论文及待发表论文情况  70

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