CN109521071B - 一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，首先对基底工作电极抛光处理，在工作电极上制备CNTs/MoS2修饰电极，利用噻菌灵氧化还原峰值电流与噻菌灵浓度关系建立噻菌灵检测标准工作曲线，通过噻菌灵检测标准工作曲线测量未知浓度噻菌灵，制备简单，操作便捷，检测快速，重复性和重现性好，抗干扰能力强，可用于蔬菜、水果、水样等实际样品中噻菌灵定量快速检测。

Description

一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法
技术领域
本发明涉及食品安全检测技术领域，尤其涉及一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法。
背景技术
噻菌灵(thiabendazole,TBZ)，化学名称为2-(1，3-噻唑-4-萘)苯并咪唑(C10H7N3S，相对分子质量201)，商品名称为特克多,纯品为白色结晶固体，无臭、无味，在水、酸、碱性溶液中均稳定，是最早市场化的苯并咪唑类药物，广泛应用于果蔬的防腐保鲜和农作物生长期的病害防治等。噻菌灵主要侵害人体的肝脏、肾脏、骨髓和神经系统，为确保消费者健康，建立一种快速、高灵敏检测TBZ的方法至关重要。
常用的TBZ检测分析方法包括荧光分光光度法、高效液相色谱法(HPLC)、气质联用法(GC-MS)、液质联用法(LC-GS)及表面增强拉曼光谱法(SERS)，荧光分光光度法的优点是灵敏度高、选择性高、专一性强，但荧光的光强并不高，所以呈线性情况不很理想，反应荧光持续的时间较短，荧光的发散方向不集中，易受某些离子的干扰影响，荧光会湮灭，试验速度必须要快；高效液相色谱可以较好的定量，但是仪器设备昂贵、耗时长，而且不能用于现场快速检测；气质联用、液质联用、表面增强拉曼光谱法具有较好的灵敏度，但对仪器设备的要求较高，适用性不强，推广起来具有一定困难。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，具体步骤如下：
步骤1)对基底工作电极抛光处理
步骤1.1)打磨工作电极，首先采用氧化铝抛光粉将工作电极打磨成镜面，再将打磨成镜面的工作电极分别在蒸馏水中、无水乙醇中、蒸馏水中依次超声清洗5min，以彻底去除吸附在工作电极表面上的氧化铝粉末和其它污染物，随后在冷空气中吹干；
步骤1.2)判断电极打磨合格，将步骤1.1)中吹干的工作电极、参比电极、对电极三电极体系置于电化学探针溶液中，利用循环伏安法扫描，并与理论标准谱对照两峰之间的电位差，在规定范围内即电极打磨合格；
步骤2)基于CNTs/MoS2修饰电极的制备
制备MoS2分散液，将MoS2晶体溶于含丁基锂的己烷溶液，充满氩气，2天后过滤，再用己烷洗掉多余的锂离子和有机试剂，而后在去离子水中超声1h，形成浓度为3mg/mL的MoS2分散液；
取8mL的3mg/mL MoS2分散液超声5min后，再通过移液枪移取5μL超声后的MoS2分散液滴涂于清洁后的步骤1)的工作电极表面，并烘干，待水分蒸发，在工作电极表面形成一层均匀的MoS2膜；
将CNTs粉末溶于去离子水中超声1h，形成浓度为1mg/mL的CNTs分散液；
同样，取8mL的1mg/mL CNTs分散液超声5min后，再用移液枪移取5μL超声后的CNTs分散液滴涂于形成有MoS2膜的工作电极表面，并烘干，待水分蒸发，获得CNTs/MoS2修饰电极；
步骤3)建立噻菌灵检测标准工作曲线
步骤3.1)在电解池中配置不参与化学反应且导电的溶液作为电解质溶液；向电解质溶液中通入惰性气体，以防止电解质溶液中气体干扰；
步骤3.2)将噻菌灵溶于一定体积可溶解且不与噻菌灵发生作用的溶剂中，配成噻菌灵标准母液；
步骤3.3)将步骤2)获得的CNTs/MoS2修饰电极、参比电极及对电极，置于步骤3.1)经惰性气体处理的电解质溶液中，而后向电解质溶液中加入不同体积一定浓度的步骤3.2)制备的噻菌灵标准母液，搅拌均匀，静置后采用方波伏安法对不同浓度的噻菌灵标准母液进行检测分析，以获得不同浓度的噻菌灵氧化峰电流，而后以噻菌灵标准母液浓度为横坐标，噻菌灵氧化峰电流为纵坐标，建立噻菌灵检测标准工作曲线；
步骤4)实际样品中噻菌灵定量快速检测
在一定体积含有未知噻菌灵浓度的待测溶液中加入电解质溶液，并调节实验参数条件，而后将CNTs/MoS2修饰电极、参比电极、对电极浸没在待测溶液中，静置后采用方波伏安法测定氧化峰电流值，最后根据步骤3)建立的噻菌灵检测标准工作曲线，即得实际样品中的未知噻菌灵浓度。
在本发明中，步骤1.1)中，采用0.05μm氧化铝抛光粉将玻碳电极打磨成镜面。
在本发明中，步骤1.2)中，工作电极为玻碳电极、石墨电极、金电极或铂电极其中一种，参比电极为饱和甘汞电极或银/氯化银电极，对电极为在检测电路中不发生氧化还原反应的不活泼金属中任意一种。
在本发明中，对电极为铂、金或钨。
在本发明中，步骤1.2)中，电化学探针溶液为5mL含有0.1mol/L KCl的5mmol/L[Fe(CN)6]3-/4-溶液或含有0.1mol/L KCl的5mmol/L[Ru(NH3)6]2+/3+溶液。
在本发明中，步骤2)中，MoS2晶体为少层或单层，CNTs粉末为多层、单层或功能化碳纳米管。
在本发明中，步骤3.1)中，电解质溶液为磷酸盐缓冲溶液或伯瑞坦-罗宾森缓冲溶液；惰性气体为氮气、氦气或氖气。
在本发明中，步骤3.1)中，缓冲溶液为0.05mol/L的磷酸、硼酸和醋酸混合溶液。
在本发明中，步骤3.2)中，将噻菌灵溶于8mL的溶剂中，配成浓度为0.1mol/L的噻菌灵标准母液，溶剂为甲醇、乙醇、乙腈和二甲亚砜中的一种或多种。
在本发明中，步骤3.3)中，参比电极为饱和甘汞电极或银/氯化银电极，对电极为在检测电路中不发生氧化还原反应的不活泼金属中任意一种。
有益效果：本发明以碳纳米管/二硫化钼(CNTs/MoS2)修饰电极为工作电极，通过检测修饰电极与噻菌灵电催化反应的氧化电流强度判断噻菌灵浓度，利用噻菌灵氧化还原峰值电流与噻菌灵浓度关系建立噻菌灵检测标准工作曲线，通过噻菌灵检测标准工作曲线测量未知浓度噻菌灵，制备简单，操作便捷，检测快速，重复性和重现性好，抗干扰能力强，可用于蔬菜、水果、水样等实际样品中噻菌灵定量快速检测。
附图说明
图1为本发明实施例中CNTs/MoS2修饰电极、MoS2修饰电极和未修饰的基底工作电极在含有50μmol/mL的噻菌灵的缓冲溶液中的方波伏安曲线图。
图2～4为本发明实施例中CNTs/MoS2修饰电极在含有不同浓度噻菌灵的缓冲溶液中的方波伏安曲线图和噻菌灵检测标准工作曲线。
图5为本发明实施例中CNTs/MoS2修饰电极的抗干扰能力图。
图6为本发明实施例中CNTs/MoS2修饰电极的重复性图。
图7为本发明实施例中CNTs/MoS2修饰电极的再现性图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白清晰，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，具体步骤如下：
步骤1)对基底玻碳电极(GCE)的抛光处理
步骤1.1)电极打磨，首先采用0.05μm氧化铝抛光粉将玻碳电极打磨成镜面，再将打磨成镜面的玻碳电极分别在蒸馏水中、无水乙醇中、蒸馏水中依次超声清洗5min，以彻底去除吸附在玻碳电极表面上的氧化铝粉末和其它污染物，随后在冷空气中吹干；
步骤1.2)判断电极打磨合格，将步骤1.1)中吹干的玻碳电极、饱和甘汞参比电极、铂对电极三电极体系置于5mL含有0.1mol/L KCl的5mmol/L[Fe(CN)6]3-/4-溶液中，利用循环伏安法(CV)扫描，并与理论标准谱对照两峰之间的电位差(△Ep＝56mV)，在规定范围内(100mV以下)即电极打磨合格；
步骤2)基于CNTs/MoS2修饰电极的制备
制备MoS2分散液，将MoS2晶体溶于含丁基锂的己烷溶液，充满氩气，2天后过滤，再用己烷洗掉多余的锂离子和有机试剂，而后在去离子水中超声1h，形成浓度为3mg/mL的MoS2分散液；
取8mL的3mg/mL MoS2分散液超声5min后，再通过移液枪移取5μL的MoS2分散液滴涂于清洁后的步骤1)的玻碳电极表面，并在红外灯下烘干，待水分蒸发，在玻碳电极表面形成一层均匀的MoS2膜；
将CNTs粉末溶于去离子水中超声1h，形成浓度为1mg/mL的CNTs分散液；
同样，取8mL的1mg/mL CNTs分散液超声5min后，再用移液枪移取5μL的CNTs分散液滴涂于形成有MoS2膜的玻碳电极表面，并在红外灯下烘干，待水分蒸发，获得CNTs/MoS2修饰电极；
步骤3)建立噻菌灵检测标准工作曲线
步骤3.1)在电解池中配置不参与化学反应且导电浓度为0.05mol/L的磷酸、硼酸和醋酸混合溶液，再用0.2mol/L的氢氧化钠溶液调至不同pH，优化后得BR缓冲溶液，选取pH为1.6的最佳pH备用；向BR缓冲溶液中通入氮气，以防止BR缓冲溶液中气体干扰；
步骤3.2)将0.483g噻菌灵溶于8mL的无水乙醇中，配成浓度为0.1mol/L的噻菌灵标准母液；
步骤3.3)将步骤2)获得的CNTs/MoS2修饰电极、饱和甘汞参比电极及铂对电极，置于5mL步骤3.1)经惰性气体处理的0.05mol/L BR缓冲溶液中，而后向BR缓冲溶液中加入不同体积一定浓度的步骤3.2)制备的噻菌灵标准母液，搅拌均匀，静置后采用方波伏安(SWV)法对浓度为0.1μmol/L～4μmol/L、4μmol/L～1000μmol/L范围内的噻菌灵标准母液进行检测分析，可获得不同浓度的噻菌灵氧化峰电流，以浓度为横坐标，氧化峰电流为纵坐标，建立噻菌灵检测标准工作曲线，CNTs/MoS2修饰电极对噻菌灵均具有良好的线性关系(R1 2＝0.9919,R2 2＝0.9955)，如图2～4所示，对含有不同浓度噻菌灵的0.05mol/L BR(pH 1.6)标准溶液中的方波伏安曲线图，由图4可知其检测限低至0.04μmol/L，完全符合国际上限量标准；
噻菌灵的电化学响应，在含有50.0μmol/L的噻菌灵浓度为0.05mol/L BR(pH 1.6)标准溶液中，CNTs/MoS2修饰电极对噻菌灵在1.36V处有一不可逆氧化峰，表明该修饰电极对噻菌灵具有良好的电催化氧化活性；且与空白电极相比，CNTs/MoS2修饰电极对噻菌灵的电化学响应较为明显；
电化学传感器检测噻菌灵的抗干扰评估，制备的CNTs/MoS2修饰电极具有很强的抗干扰能力，乙醇、KCl、Fe2(SO4)3、葡萄糖、L-亮氨酸、维生素C和农药多菌灵、阿克泰及异丙隆对噻菌灵的电化学信号无明显影响，即检测无明显干扰，如图5所示；
电化学传感器检测噻菌灵的重复性评估，用同一根CNTs/MoS2修饰电极在最优的条件下对浓度为2.0μmol/L的噻菌灵溶液平行测定6次，测定峰值电流大小相对标准偏差(RSD)为0.76％，说明该CNTs/MoS2修饰电极具有良好的重复性，如图6所示；
电化学传感器检测噻菌灵的再现性评估，用六根CNTs/MoS2修饰电极在最优的条件下对50.0μmol/L的噻菌灵溶液平行各测定一次，测定峰值电流大小相对标准偏差(RSD)为1.96％，说明该CNTs/MoS2修饰电极具有良好的再现性，如图7所示；
步骤4)实际样品中噻菌灵定量快速检测
将已知噻菌灵浓度加入至含有未知噻菌灵浓度的实际样品中(包括直接使用含有未知噻菌灵浓度的实际样品作对照)，调节pH等实验参数条件为标准曲线建立条件，而后将步骤2)制备的CNTs/MoS2修饰电极、参比电极及对电极，置于5mL经惰性气体处理的BR缓冲溶液中，静置1min后，采用方波伏安法平行测量3-6次，求得平均氧化峰电流值，最后根据步骤3)建立的噻菌灵检测标准工作曲线，减去已知噻菌灵浓度得到实际样品中未知噻菌灵浓度(包括直接测定得到未知噻菌灵浓度)，计算变异系数和回收率，并结合两种处理得到的未知噻菌灵浓度，评估此方法的精确度和准确度；具体在一定体积含有未知噻菌灵的自来水、梨汁和空心菜汁待测溶液中加入BR缓冲溶液并调节pH为1.6，搅拌均匀，以CNTs/MoS2修饰电极为工作电极、饱和甘汞电极为参比电极、铂为对电极浸没在待测溶液中，静置1min后采用方波伏安法测定并计算出未知浓度的待测溶液中噻菌灵的浓度，方波伏安法条件为：电压扫描范围1.1～1.6V，电位增量0.002V，振幅为0.003V，脉冲频率为10Hz，多次重复试验的变异系数分别为1.02％、2.64％、2.53％，CNTs/MoS2修饰电极具有高的精确度，可用于实际样品的检测分析，制备简单，操作便捷，检测快速，重复性和重现性好，抗干扰能力强，可用于蔬菜、水果、水样等实际样品中噻菌灵定量快速检测。

Claims (10)

1.一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1)对基底工作电极抛光处理
步骤1.1)打磨工作电极，首先采用氧化铝抛光粉将工作电极打磨成镜面，再将打磨成镜面的工作电极分别在蒸馏水中、无水乙醇中、蒸馏水中依次超声清洗，以彻底去除吸附在工作电极表面上的氧化铝粉末和其它污染物，随后在冷空气中吹干；
步骤1.2)判断电极打磨合格，将步骤1.1)中吹干的工作电极、参比电极、对电极三电极体系置于电化学探针溶液中，利用循环伏安法扫描，并与理论标准谱对照两峰之间的电位差，在电位差规定范围内即电极打磨合格；
步骤2)基于CNTs/MoS2修饰电极的制备
制备MoS2分散液，将MoS2晶体溶于含丁基锂的己烷溶液，充满氩气，48h后过滤，再用己烷洗掉多余的锂离子和有机试剂，而后在去离子水中超声1h，形成浓度为3mg/mL的MoS2分散液；
取8mL的3mg/mL MoS2分散液超声后，再通过移液枪移取5μL超声后的MoS2分散液滴涂于清洁后的步骤1)的工作电极表面，并烘干，待水分蒸发，在工作电极表面形成一层均匀的MoS2膜；
将CNTs粉末溶于去离子水中超声1h，形成浓度为1mg/mL的CNTs分散液；
同样，取8mL的1mg/mL CNTs分散液超声后，再用移液枪移取5μL超声后的CNTs分散液滴涂于形成有MoS2膜的工作电极表面，并烘干，待水分蒸发，获得CNTs/MoS2修饰电极；
步骤3)建立噻菌灵检测标准工作曲线
步骤3.1)在电解池中配置不参与化学反应且导电的溶液作为电解质溶液；向电解质溶液中通入惰性气体；
步骤3.2)将噻菌灵溶于一定体积可溶解且不与噻菌灵发生作用的溶剂中，配成噻菌灵标准母液；
步骤3.3)将步骤2)获得的CNTs/MoS2修饰电极、参比电极及对电极，置于步骤3.1)经惰性气体处理的电解质溶液中，而后向电解质溶液中加入不同体积一定浓度的步骤3.2)制备的噻菌灵标准母液，搅拌均匀，静置后采用方波伏安法对不同浓度的噻菌灵标准母液进行检测分析，以获得不同浓度的噻菌灵氧化峰电流，而后以噻菌灵标准母液浓度为横坐标，噻菌灵氧化峰电流为纵坐标，建立噻菌灵检测标准工作曲线；
步骤4)实际样品中噻菌灵定量快速检测
在一定体积含有未知噻菌灵浓度的待测溶液中加入电解质溶液，并调节实验参数条件，而后将CNTs/MoS2修饰电极、参比电极、对电极浸没在待测溶液中，静置后采用方波伏安法测定氧化峰电流值，最后根据步骤3)建立的噻菌灵检测标准工作曲线，即得实际样品中的未知噻菌灵浓度。
2.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤1.1)中，采用0.05μm氧化铝抛光粉将玻碳电极打磨成镜面。
3.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤1.2)中，工作电极为玻碳电极、石墨电极、金电极或铂电极其中一种，参比电极为饱和甘汞电极或银/氯化银电极，对电极为在检测电路中不发生氧化还原反应的不活泼金属中任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，对电极为铂、金或钨。
5.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤1.2)中，电化学探针溶液为5mL含有0.1mol/L KCl的5mmol/L [Fe(CN)6]3-/4-溶液或含有0.1mol/L KCl的5mmol/L[Ru(NH3)6]2+/3+溶液。
6.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤2)中，MoS2晶体为少层或单层，CNTs粉末为多层、单层或功能化碳纳米管。
7.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤3.1)中，电解质溶液为磷酸盐缓冲溶液或伯瑞坦-罗宾森缓冲溶液；惰性气体为氮气、氦气或氖气。
8.根据权利要求7所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，缓冲溶液为0.05mol/L的磷酸、硼酸和醋酸混合溶液。
9.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤3.2)中，将噻菌灵溶于8mL的溶剂中，配成浓度为0.1mol/L的噻菌灵标准母液，溶剂为甲醇、乙醇、乙腈和二甲亚砜中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种苯并咪唑类农药噻菌灵的电化学传感检测方法，其特征在于，步骤3.3)中，参比电极为饱和甘汞电极或银/氯化银电极，对电极为在检测电路中不发生氧化还原反应的不活泼金属中任意一种。
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