基于电化学还原氧化石墨烯的分子印迹传感器用于噻苯咪唑的选择性检测

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噻苯咪唑具有优异的防霉抗霉性能,在果蔬的防霉保鲜方面应用越来越多,亦可用于食品生产车间防霉,但滥用它会使果蔬、食品不同程度地受到污染。噻苯咪唑对人体有一定的毒性,主要侵害肝脏、神经系统和骨髓。因此,开发一种灵敏、精确、简易的噻苯咪唑检测方法具有重要意义。石墨烯纳米材料因其二维平面结构以及独特的光学性质、优异的电学性质已在修饰电极材料领域内广泛应用。它导电性能优良,比表面积大,可作为良好的载体,有效增加传感器的富集能力。因此,用适当的方法将石墨烯应用于电化学传感器,可以显著提高其灵敏度和响应速率。本文基于石墨烯优良的导电性能,将其修饰在玻碳电极表面,利用电化学方法制备噻苯咪唑分子印迹电化学传感器,它以膜代替传统的生物分子用作识别元件,可使传感器对噻苯咪唑既具有较高的选择性和灵敏度,又具有稳定性好、价廉的优点,并成功应用于实际检测。本文主要包括以下三个部分:1.介绍了本研究工作的背景、意义和研究内容。综述了现有噻苯咪唑的常用分析方法。2.采用改进的Hummers和Offeman方法制备氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),将10μL悬浮液滴加到抛光的(Glassy Carbon Electrode,GCE)表面,得到氧化石墨烯改性玻碳电极(GO-GCE)。通过循环伏安法电化学还原GO,再通过循环伏安法在0.5 M氯化钠溶液中制备电化学还原石墨烯修饰电极(Electrochemically Reduced Graphene Oxide,ERGO-GCE),利用电化学原位聚合制备了噻苯咪唑分子印迹电化学传感器。对制备条件进行了优化,选择30 mL磷酸盐缓冲溶液(0.1M,pH=9)和20 mL甲醇混合物作为电聚合溶液,功能单体与模板分子的摩尔比为3:1。在-0.2+0.8 V的电位范围内,通过电聚合制备噻苯咪唑分子印迹膜,以40 mV/s的扫描速率扫描10圈。用0.5 M盐酸洗脱印迹膜中的噻苯咪唑。用循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)、差分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry,DPV)和电化学交流阻抗法(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)、扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)、傅里叶变换红外(Fourier Transform Infrared,FTIR)光谱法对该传感器进行了表征。3.研究了噻苯咪唑分子印迹电化学传感器的性能及应用。与非印迹传感器相比,印迹因子达到3.61。与三种结构类似物(多菌灵、阿苯达唑及苯菌灵)相比,制备的传感器对噻苯咪唑具有良好的选择性,最大电流响应值分别为它们的1.51、1.93、2.95倍。在优化的实验条件下,在5.0×10-7-1.0×10-55 M和1.0×10-5-1.2×10-44 M的浓度范围内,印迹传感器的电流响应与噻苯咪唑浓度具有良好的线性关系,检测限(Limit of Detection,LOD)为1.25×10-77 M(S/N=3)。最后,将制备的印迹电化学传感器应用于桔汁样品中噻苯咪唑的检测。噻苯咪唑加标回收率为96.3-104.9%,平均相对标准偏差小于5.9%,表明该方法具有较高的准确度和精密度。
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