分子印迹电聚合膜的研究及其在烟碱类农药特异性检测中的应用

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:woshiliuning
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对目标分子具有选择识别特性是分子印迹聚合物的主要功能之一,而基于分子印迹聚合物的电化学传感器具有化学稳定性好、选择性高、容易制备等优点。表面分子印迹法,由于几乎所有的结合位点都位于传感器的表面,因此更有利于模板分子的洗脱以及再吸附。电聚合法,作为一种新的表面印迹方法,其制备简单、附着性良好、膜厚度易于控制、膜层均一稳定、重现性优良。因而,电聚合法更适合运用于分子印迹传感器的制备。将具有较大比表面积和较好导电性的纳米材料作为基质,电聚合单体产生的分子印迹聚合膜将具有更多的有效印迹位点,更大的吸附容量和吸附效率,因此不仅具有很好的选择性,所制备材料对模板分子的检测灵敏度也可以得到显著提高。吡虫啉(imidacloprid),作为一种新烟碱类强效杀虫剂,也是一种硝基亚甲基类内吸式杀虫剂,因为其低毒、高效而被广泛应用于现代农业生产中。毗虫啉喷洒后在环境中的残留期可长达25天,这些都不可避免的会残留在水体、农作物中并危害环境和人类健康,因此有必要开发出一些新的方法来定量分析吡虫啉残留。目前检测吡虫啉最常用的方法是色谱法,尽管这一方法灵敏度高、重现性好,但检测仪器昂贵、检测耗时长、携带困难难以满足在线检测。由于吡虫啉具有很强的电活性,因此可以通过电化学法测定其还原峰电流大小从而实现对其定量测量。实际样品检测中为了消除一些结构类似物质的干扰,可以将表面分子印迹技术与电化学法相结合,从而达到对吡虫啉选择性检测目的。本文以功能性纳米材料作为基质,通过电聚合法制备分子印迹聚合物膜作为检测平台,构筑对烟碱类农药吡虫啉等具有特异性识别功能的分子印迹电化学传感器。本论文为表面分子印迹技术新方法研究及其在环境中和食品中农药残留的评估提供了一种新的方法。具体工作内容如下:第一章:绪论本章首先综述了分子印迹技术研究现状,着重介绍了基于纳米材料修饰的分子印迹电聚合膜的制备方法及其应用;其次概述了功能性纳米材料在农药残留检测中的应用和发展前景,最后指明本论文的研究意义以及主要研究内容。第二章:基于聚邻苯二胺膜/还原型石墨烯分子印迹传感器的制备及其对吡虫啉的电化学测定研究本部分首次以邻苯二胺为功能单体,吡虫啉为模板分子,在还原型石墨烯(RGO)修饰的玻碳电极(GCE)表面采用电聚合法制备了对吡虫啉具有特异性识别能力的分子印迹电化学传感器。本方法研究了吡虫啉及其结构类似物在印迹电极表面的电化学行为,实验结果表明,与其它结构类似的烟碱类农药相比,本方法对吡虫啉具有较好的吸附能力和选择识别能力,对吡虫啉检测的浓度线性范围为0.75~70.00μmol/L,检测限为0.40μmol/L(S/N=3)。本方法还运用于实际水果样品检测,获得了满意的结果,也为新型分子印迹材料的研究和应用提供了一种新思路。第三章:基于分子印迹多孔硅膜和石墨烯/金属无机复合材料构筑吡虫啉电化学传感器的研究和应用本部分基于金属无机聚合物Au NPs@SiO2(MPHs),通过酰胺反应功能化在氧化石墨烯(GO)表面合成了MPHs-GO复合功能性材料;通过SEM、TEM等对材料的物理性状进行了表征,红外光谱图也进一步研究了纳米材料表面基团的有效接入;然后,通过层层组装技术,将合成的RGO和MPHs-GO层层修饰在GCE表面;最后,通过电聚合硅溶胶预聚液,制备了一种新颖的可以用于吡虫啉检测的分子印迹电化学传感器。通过循环伏安等方法开展了该传感器对吡虫啉的电化学行为研究,电化学实验结果也表明,与其它结构类似的烟碱类农药相比,所制备的分子印迹电化学传感器对吡虫啉具有很好的选择性和灵敏度。本方法检测吡虫啉的线性响应范围0.50~50.00μmol/L,检测限为0.30μmol/L (S/N=3).与相关文献对比,我们所构筑的吡虫啉电化学传感器具有较宽的线性范围、较低的检测限、良好的重现性和稳定性。本方法可以运用于实际样品检测,并为其它种类的农药及其残留的检测奠定了理论基础。第四章:聚咔唑膜和环糊精-还原型石墨烯纳米复合材料的研制及吡虫啉分子印迹电化学传感器的构筑本部分创新性地利用静电作用,将环糊精(p-CD)复合在GO表面并通过水合肼还原制备出β-CD-RGO纳米导电材料;将β-CD-RGO修饰在GCE表面后,通过电聚合咔唑并以吡虫啉为模板分子,研制了新颖的分子印迹聚咔唑膜并用于吡虫啉的测定研究。通过电化学方法和红外光谱法等技术,研究了材料表面的功能化过程及其电化学行为。实验结果表明,与非印迹电极相比,所制备的印迹电极对吡虫啉具有快速的响应,同时还具有很好的选择性和灵敏度。本方法检测吡虫啉的线性响应范围0.10~40.00μmol/L,检测限为0.07μmol/L(S/N=3),可以实现环境水样中吡虫啉等农药残留的快速、简便的现场检测,为环境污染的快速应对提供科学的数据,其进一步的研究和应用也可为农药残留的现场监测提供新的方法。
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