有機(jī)磷分子印跡傳感器的制備及其電化學(xué)響應(yīng)特性研究.pdf

1、中國的茶葉種植面積世界第一，出口量世界第三。鐵觀音是中國十大名茶烏龍茶的代表，其中以福建安溪鐵觀音產(chǎn)制歷史最長，產(chǎn)量最多品質(zhì)最好而聞名于海內(nèi)外。以金駿眉為代表的武夷茶也是烏龍茶中之極品，自研制出來便博得了廣大消費(fèi)者的青睞，近期價(jià)格一路飆升。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人們對茶葉種植產(chǎn)量期望值的增加，工業(yè)生產(chǎn)的農(nóng)藥已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)廣義上的植物源農(nóng)藥。與此同時(shí)，茶葉中農(nóng)藥殘留問題已逐步成為環(huán)境與健康領(lǐng)域不可避免的問題，也成為茶葉出口和內(nèi)銷中敏感的話

2、題。近年，歐日大幅提高“農(nóng)殘”標(biāo)準(zhǔn)，加快了對中國茶葉的“設(shè)限”速度，如自2008年8月1日起，歐盟對硫丹在茶葉中的殘留限量從30 mg/kg 調(diào)整為0.01 mg/kg，這相當(dāng)于“檢測標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格了3000 倍，可能使我國出口歐日全面受阻。
　　 有機(jī)磷農(nóng)藥因其高效、量小以及作用方式多、使用方便、半衰期短等優(yōu)點(diǎn)成為一類廣譜殺蟲劑。有機(jī)磷農(nóng)藥品種多，化學(xué)性質(zhì)相似，須采用具有高選擇性的方法才能實(shí)現(xiàn)。此外，農(nóng)藥殘留檢測屬于微量或超微量分析

3、，對農(nóng)殘檢測技術(shù)有更高的要求。因此，研制快速、準(zhǔn)確的農(nóng)殘檢測技術(shù)有助于科學(xué)的管理和使用農(nóng)藥；從根本上提高我國茶葉的國際競爭力，成為當(dāng)前國人的重大歷史使命，也是目前科研界重點(diǎn)攻關(guān)的課題。傳統(tǒng)有機(jī)磷檢測方法如光度法、薄層層吸法、氣相色譜法、液相色譜法、生物測定法、酶聯(lián)免疫法、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法等往往需要經(jīng)過溶劑提取、凈化、濃縮等繁瑣且要求也很高的預(yù)處理步驟，且普遍存在儀器貴，運(yùn)費(fèi)較高或使用條件苛刻在實(shí)際應(yīng)用中受到很大

4、的限制。而近年發(fā)展出乙酰膽堿酯酶的酶抑制型傳感器和基于有機(jī)磷水解酶的電化學(xué)傳感器，但酶傳感器又也因制備和使用條件溫和，不易在實(shí)際樣品檢測中受到一定程度的限制普遍開展。相比較而言，MIP 聚合物具有選擇性高、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等特點(diǎn)，且容易制備成傳感器，在農(nóng)殘方面具有突出優(yōu)勢。
　　 作為一項(xiàng)“量身定做”(Tailor-made)的技術(shù)，分子印跡技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一種有效的識別和分離待測分子的有效手段。分子印跡聚合物中含有與印跡分子互補(bǔ)

5、的孔穴，通過其同印跡分子在功能基團(tuán)及空間結(jié)構(gòu)上的互補(bǔ)和相互匹配實(shí)現(xiàn)識別。
　　 理論上對任何一個(gè)分子均可制備相應(yīng)的分子印跡聚合物，具有預(yù)定選擇性、專一性和高度穩(wěn)定性。目前用于制備分子印跡材料的分子越來越多，包括農(nóng)藥、醫(yī)藥、生物活性物質(zhì)和環(huán)境污染物。用分子印跡聚合物可用作固定相選擇性的分離和預(yù)富集待測物分子，兼具免疫材料的高選擇性和理化材料的物理化學(xué)穩(wěn)定性及耐受性，更利于制備及工業(yè)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用分子印跡聚合物取代天然物質(zhì)作為傳

6、感元件，在保持傳感器較高選擇性和靈敏度的同時(shí)，耐受性提高，壽命延長，在農(nóng)殘檢測中具有潛在的優(yōu)勢。如Sergeyeva等以MAA 為功能單體，制備了莠去津印跡的MIP 膜。利用該膜結(jié)合電導(dǎo)傳感器用于殘留莠去津的檢測，表現(xiàn)出高度的選擇性與敏感性，檢測極限達(dá)5nmol/L。因此，探索制備分子印跡聚合物修飾電極或各類傳感設(shè)備的簡單可靠的方法，并將之應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)消費(fèi)領(lǐng)域成為科學(xué)研究領(lǐng)域是一個(gè)熱門的方向。
　　 本論文運(yùn)用電化學(xué)沉積法在玻

7、碳電極表面直接合成分子印跡電化學(xué)傳感器，方法簡單。制備出的敵百蟲分子印跡傳感器選擇性好，具有較高的靈敏度和較低的檢測限，運(yùn)用于實(shí)際茶葉樣品中敵百蟲的檢測，回收率較高。同時(shí)，以類似方法，制備了久效磷分子印跡電化學(xué)傳感器。并通過對兩種分子印跡電化學(xué)傳感器在制備和響應(yīng)過程方面進(jìn)行比較研究，初步探討了分子印跡電化學(xué)傳感器直接電化學(xué)法制備和探針法間接響應(yīng)的機(jī)理。主要內(nèi)容如下：
　　 1.模板分子敵百蟲經(jīng)陰離子化后與殼聚糖功能基體共同電化學(xué)

8、沉積法至玻碳電極表面直接制備成具有記憶功能的敵百蟲分子印跡電化學(xué)傳感器。以陽離子型電化學(xué)探針三氯六銨合釕在傳感器上的電化學(xué)響應(yīng)變化來間接指示敵百蟲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明此法制備的敵百蟲分子印跡電化學(xué)傳感器具有較高的選擇性，在5.0×10-7至1.0×10-5mol/L對敵百蟲有明顯響應(yīng)，線性相關(guān)系數(shù)為0.9920，檢測限為1.0×10-7mol/L。此傳感器應(yīng)用于實(shí)際茶葉樣品中敵百蟲檢測，回收率為91.5～97.0％。
　　 2.制備以

9、久效磷為模板分子、殼聚糖為功能基體的分子印跡電化學(xué)傳感器，優(yōu)化制備條件并測試該電化學(xué)傳感器對不同濃度的久效磷的電化學(xué)響應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)表明，此久效磷分子印跡電化學(xué)傳感器具有良好的選擇性；久效磷濃度在1.0×10-3至1.0×10-6 mol/L范圍內(nèi)時(shí)，氧化還原探針的還原峰電流與久效磷濃度有良好的線性關(guān)系，線性相關(guān)系數(shù)為0.9957，其檢測限為1.0×10-7mol/L。
　　 3.通過對敵百蟲分子印跡電化學(xué)傳感器制備條件和吸附實(shí)驗(yàn)

10、的研究，并與久效磷分子印跡電化學(xué)傳感器制備及吸附狀況進(jìn)行比較，初步推斷敵百蟲分子印跡電化學(xué)傳感器的制備和吸附均通過以靜電吸附為主的各種作用力的協(xié)同作用為基礎(chǔ)進(jìn)行的，而久效磷分子印跡電化學(xué)傳感器的制備和吸附則依靠氫鍵為主的各種作用力。比較兩種傳感器制備條件，認(rèn)為直接電化學(xué)制備分子印跡電化學(xué)傳感器需要通過交聯(lián)或晾干步驟以穩(wěn)固膜層。同時(shí)，研究了敵百蟲分子印跡電化學(xué)傳感器對無電化學(xué)活性的敵百蟲模版分子的間接響應(yīng)過程，通過計(jì)算探討了其間接響應(yīng)的基