專利名稱：一種無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)便、快速、環(huán)保的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器及其一步電沉積制備的方法和使用方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)磷類農(nóng)藥具有藥效高，用量少，防治對(duì)象多，在自然界中易分解等優(yōu)點(diǎn)，使其在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。其中，甲基對(duì)硫磷(MP)作為一種廣譜性高效有機(jī)磷類殺蟲(chóng)劑、殺螨劑，曾在世界性范圍內(nèi)大量使用于糧食、棉花等農(nóng)業(yè)作物的害蟲(chóng)防治。但甲基對(duì)硫磷對(duì)人畜具有劇毒性，可通過(guò)食道、呼吸道以及皮膚進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)引起中毒。盡管目前我國(guó)已經(jīng)禁止其生產(chǎn)和使用，可是甲基對(duì)硫磷中毒事件的報(bào)道時(shí)有發(fā)生，因此，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲基對(duì)硫磷簡(jiǎn)便、快速、高靈敏度檢測(cè)對(duì)于檢測(cè)環(huán)境中甲基對(duì)硫磷的污染程度，研究其生物毒性機(jī)理具有重要意義。目前，檢測(cè)有機(jī)磷類農(nóng)藥的分析方法主要有氣相色譜法、液相色譜法、酶抑制法、免疫分析法等，但這些方法需要昂貴的儀器設(shè)備、復(fù)雜的樣品處理過(guò)程、耗時(shí)，均不利于實(shí)現(xiàn)對(duì)甲基對(duì)硫磷簡(jiǎn)便、快速的檢測(cè)。本發(fā)明利用一步電沉積法制備無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，并實(shí)現(xiàn)對(duì)甲基對(duì)硫磷簡(jiǎn)單、便捷、高靈敏度的檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)便、快速、環(huán)保的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器及其一步電沉積制備的方法和使用方法。一種無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，包括石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系。所述的石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極的制備方法如下5mg 20mg氧化石墨和5mg 20mg碳納米管混合均勻后，加入到5mL 20mLO. 2wt%的殼聚糖溶液中；超聲振蕩3h 4h，獲得氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液；氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液在以玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系中，進(jìn)行恒電位法電沉積，獲得石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極。所述的恒電位法電沉積條件為沉積電位-O. 5V -I. 5V，沉積時(shí)間300s 500s。所述的玻碳電極在進(jìn)行恒電位法電沉積前經(jīng)過(guò)預(yù)處理玻碳電極在電沉積之前預(yù)先在麂皮上以O(shè). 3 μ m和O. 05 μ m氧化鋁粉末的糊狀液拋光成“鏡面”，用去離子水沖洗干凈后分別用乙醇、超純水超聲波各清洗5min lOmin。將預(yù)處理后的玻碳電極經(jīng)過(guò)以下過(guò)程后再進(jìn)行恒電位法電沉積在pH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液中，于-O. 6V +0. 6V掃描電壓下，以O(shè). 05V/s O. 2V/s掃描速度掃描2 8圈,直至獲得的循環(huán)伏安圖中，一對(duì)氧化還原峰的電位差在60mV 90mV ；恒電位法電沉積是在磁力攪拌速率200rpm 500rpm條件下進(jìn)行的。
上述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器的制備方法將石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極作為工作電極，鉬片作為對(duì)電極，甘汞電極作為參比電極，構(gòu)成三電極體系；所述的石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極的制備方法如下(I) 5mg 20mg氧化石墨和5mg 20mg碳納米管混合均勻后，加入到5mL 20mLO. 2wt%的殼聚糖溶液中；超聲振蕩3h 4h，獲得氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液，備用；(2)玻碳電極在麂皮上以O(shè). 3 μ m和O. 05 μ m氧化鋁粉末的糊狀液拋光成“鏡面”，用去離子水沖洗干凈后分別用乙醇、超純水超聲波各清洗5min IOmin ;然后將玻碳電極在PH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液中，于-O. 6V +0. 6V掃描電壓下，以O(shè). 05V/s O. 2V/s掃描速度掃描2 8圈，直至獲得的循環(huán)伏安圖中，一對(duì)氧化還原峰的電位差在60mV 90mV ；(3)磁力攪拌速率200rpm 500rpm條件下,步驟(I)得到的氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液在以步驟(2)處理得到的玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系中，使用電化學(xué)工作站進(jìn)行恒電位法電沉積，沉積條件為沉積電位-O. 5V -1. 5V，沉積時(shí)間300s 500s ;石墨烯、碳納米管和殼聚糖被一步電沉積在玻碳電極表面上，獲得石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極。上述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器的使用方法用磷酸緩沖液制備甲基對(duì)硫磷樣品溶液，將所述的石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極浸泡其中，對(duì)甲基對(duì)硫磷進(jìn)行充分吸附；此后，再以石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系下，使用電化學(xué)工作站；采用方波伏安工作方式，對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)濃度的甲基對(duì)硫磷進(jìn)行檢測(cè)，制作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)甲基對(duì)硫磷的測(cè)定。上述的使用方法中用pH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液配制標(biāo)準(zhǔn)濃度為 2ng/mL、8ng/mL、17ng/mL、50ng/mL、80ng/mL、100ng/mL、120ng/mL、150ng/mL、180ng/mL、200ng/mL的甲基對(duì)硫磷樣品溶液；將石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極浸泡其中150s 300s，對(duì)甲基對(duì)硫磷進(jìn)行充分吸附。上述使用方法中也可以先將4mL 20mL、pH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液與4 μ g 20 μ g的甲基對(duì)硫磷混合,制備濃度為I μ g/mL甲基對(duì)硫磷樣品溶液；將石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極浸泡其中150s 300s，對(duì)甲基對(duì)硫磷進(jìn)行充分吸附；再用PH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液將上述制備好的I μ g/mL甲基對(duì)硫磷樣品溶液稀釋，配制標(biāo)準(zhǔn)濃度為2ng/mL、8ng/mL、17ng/mL、50ng/mL、80ng/mL、100ng/mL、120ng/mL、150ng/mL、180ng/mL、200ng/mL 的甲基對(duì)硫磷標(biāo)準(zhǔn)溶液后用于測(cè)定，制作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。檢測(cè)時(shí),在磁力攪拌速率150rpm 400rpm條件下進(jìn)行。檢測(cè)條件為掃描電壓范圍-O. 4V +0. 2V,步進(jìn)電壓3mV 6mV,振幅IOmV 30mV,頻率20Hz 30Hz。本發(fā)明原理如下利用電化學(xué)分析方法對(duì)甲基硫磷進(jìn)行檢測(cè)，原因是甲基硫磷可以在循環(huán)伏安曲線上產(chǎn)生明顯的氧化還原峰(如圖2所示)。其不可逆的還原峰歸屬于甲基硫磷上的硝基被、還原為羥胺(如式I所示)；一對(duì)可逆的氧化還原峰歸屬于羥胺的雙電子轉(zhuǎn)移過(guò)程(如式2、式3所示)。加入不同濃度的甲基對(duì)硫磷可引起方波伏安圖譜上峰電流發(fā)生改變(如圖3所示)。干擾離子對(duì)本方法檢測(cè)甲基對(duì)硫磷的影響不大(如表I所示)。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，其特征在于，包括石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，其特征在于，所述的石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極的制備方法如下 5mg 20mg氧化石墨和5mg 20mg碳納米管混合均勻后，加入到5mL 20mL O. 2wt%的殼聚糖溶液中；超聲振蕩3h 4h，獲得氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液； 氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液在以玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系中，進(jìn)行恒電位法電沉積，獲得石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，其特征在于，恒電位法電沉積條件為沉積電位-O. 5V -I. 5V，沉積時(shí)間300s 500s。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，其特征在于，玻碳電極在進(jìn)行恒電位法電沉積前經(jīng)過(guò)預(yù)處理 玻碳電極在電沉積之前預(yù)先在麂皮上以O(shè). 3 μ m和O. 05 μ m氧化鋁粉末的糊狀液拋光成“鏡面”，用去離子水沖洗干凈后分別用乙醇、超純水超聲波各清洗5min lOmin。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器，其特征在于，將預(yù)處理后的玻碳電極經(jīng)過(guò)以下過(guò)程后再進(jìn)行恒電位法電沉積在PH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O.20mol/L的磷酸緩沖液中，于-O. 6V +0. 6V掃描電壓下，以O(shè). 05V/s O. 2V/s掃描速度掃描2 8圈,直至獲得的循環(huán)伏安圖中，一對(duì)氧化還原峰的電位差在60mV 90mV ； 恒電位法電沉積是在磁力攪拌速率200rpm 500rpm條件下進(jìn)行的。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器的制備方法，其特征在于，將石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極作為工作電極，鉬片作為對(duì)電極，甘汞電極作為參比電極，構(gòu)成三電極體系；所述的石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極的制備方法如下 (1)5mg 20mg氧化石墨和5mg 20mg碳納米管混合均勻后，加入到5mL 20mLO.2wt%的殼聚糖溶液中；超聲振蕩3h 4h，獲得氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液，備用； (2)玻碳電極在麂皮上以O(shè).3 μ m和O. 05 μ m氧化鋁粉末的糊狀液拋光成“鏡面”，用去離子水沖洗干凈后分別用乙醇、超純水超聲波各清洗5min IOmin ;然后將玻碳電極在pH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液中，于-O. 6V +0. 6V掃描電壓下，以O(shè). 05V/s O. 2V/s掃描速度掃描2 8圈，直至獲得的循環(huán)伏安圖中，一對(duì)氧化還原峰的電位差在60mV 90mV ； (3)磁力攪拌速率200rpm 500rpm條件下，步驟(I)得到的氧化石墨烯-碳納米管-殼聚糖溶液在以步驟(2)處理得到的玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系中，使用電化學(xué)工作站進(jìn)行恒電位法電沉積，沉積條件為沉積電位-O. 5V -1. 5V，沉積時(shí)間300s 500s ;石墨烯、碳納米管和殼聚糖被一步電沉積在玻碳電極表面上，獲得石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極。
7.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器的使用方法，其特征在于， 用磷酸緩沖液制備甲基對(duì)硫磷樣品溶液，將所述的石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極浸泡其中，對(duì)甲基對(duì)硫磷進(jìn)行充分吸附；此后，再以石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極為工作電極，鉬片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系下，使用電化學(xué)工作站；采用方波伏安工作方式，對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)濃度的甲基對(duì)硫磷進(jìn)行檢測(cè)，制作標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)甲基對(duì)硫磷的測(cè)定。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于， 用PH值為3 7、濃度為O. 05mol/L O. 20mol/L的磷酸緩沖液配制標(biāo)準(zhǔn)濃度為2ng/mL、8ng/mL、17ng/mL、50ng/mL、80ng/mL、100ng/mL、120ng/mL、150ng/mL、180ng/mL、200ng/mL的甲基對(duì)硫磷樣品溶液；將石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極浸泡其中.150s 300s，對(duì)甲基對(duì)硫磷進(jìn)行充分吸附。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于， 檢測(cè)時(shí)，在磁力攪拌速率150rpm 400rpm條件下進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的使用方法，其特征在于， 檢測(cè)條件為掃描電壓范圍-O. 4V +0. 2V，步進(jìn)電壓3mV 6mV，振幅IOmV 30mV，頻率20Hz 30Hz。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器及其制備和使用方法，該傳感器包括石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極為工作電極，鉑片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系。檢測(cè)時(shí)以石墨烯、碳納米管和殼聚糖沉積修飾的玻碳電極為工作電極，鉑片為對(duì)電極，甘汞電極為參比電極的三電極體系下，使用電化學(xué)工作站，對(duì)甲基對(duì)硫磷含量進(jìn)行測(cè)定。本發(fā)明的無(wú)酶甲基對(duì)硫磷檢測(cè)傳感器的制備時(shí)間短，操作簡(jiǎn)便，且該傳感器可回收重復(fù)利用，環(huán)保，其檢測(cè)限低至0.8ng/L；同時(shí)，檢測(cè)時(shí)樣品檢測(cè)時(shí)間短、處理簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01N27/30GK102636537SQ20121011504
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者劉承斌, 楊善麗, 梁杰生, 羅勝聯(lián) 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)