CN110243896A - 一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用 - Google Patents

一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110243896A
CN110243896A CN201910615421.8A CN201910615421A CN110243896A CN 110243896 A CN110243896 A CN 110243896A CN 201910615421 A CN201910615421 A CN 201910615421A CN 110243896 A CN110243896 A CN 110243896A
Authority
CN
China
Prior art keywords
methyl green
electrode
chitosan
complex film
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910615421.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王修中
于专妮
李文哲
王震
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Agricultural University
Original Assignee
Qingdao Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Agricultural University filed Critical Qingdao Agricultural University
Priority to CN201910615421.8A priority Critical patent/CN110243896A/zh
Publication of CN110243896A publication Critical patent/CN110243896A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/28—Electrolytic cell components
    • G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells

Abstract

本发明公开了一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用，通过甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合膜修饰电极用于检测特定结构的有机磷农药，以氯唑磷(Isa)为模式化合物，表征该电化学检测体系的各种特性。实验结果表明氯唑磷能够显著降低甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合膜修饰电极在缓冲液中的氧化还原峰电流。且氯唑磷在一定的浓度范围内，与峰电流具有线性关系。体系不仅具有良好的抗干扰能力，且具有较高的灵敏度，其检出限为0.37μM。

Description

一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用
技术领域
本发明属于电化学传感器技术领域，具体涉及一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用。
背景技术
有机磷农药是含有磷元素的一类化合物的总称。因为具有高效、价格低廉、毒性较低、品种多、易分解等优点，被广泛应用于农业生产中。近年来，随着使用范围的扩大和用量增加，有机磷类农药在农产品、水和土壤等环境中的残留导致相继发生在青岛的“毒西瓜”和河南的“毒韭菜”事件，逐渐暴露了有机磷农药作为污染物的一面及其引起的食品安全问题。因此，发展实时、快速灵敏的有机磷农药残留检测新方法和新技术，加强对农产品、环境样品中农药残留的监测，进行早期预防，对保证食品安全，保护生态环境，尤其对保障人类健康具有重大的理论和现实意义。
国内外有机磷农药残留的检测方法主要有色谱-质谱法、免疫分析法和生物传感器等。色-质联用技术具有较高的灵敏度和强大的分离能力，但样品的前处理过程复杂，检测周期长，难以满足现代农业快速、现场检测的需求。免疫分析法有较强的特异性，但抗体制备难度大，试剂盒成本高。目前报道的有机磷电化学传感器常用酶抑制分析法。众所周知，有机磷类、氨基甲酸酯类农药，甚至部分重金属离子均不同程度地抑制乙酰胆碱酯酶的活性，且多为关信号检测，易产生假阳性，因此，目前有机磷传感方法只能检测农药总量，特异性较差，难以实现“精准检测”。实际上即便同为有机磷农药，如果分子结构不同(如对硫磷、对氧磷和马拉硫磷等)，其活性或毒性差别亦非常大。因此，亟需发展有机磷农药检测技术的生物传感新策略研究，建立快速、具有较强特异性和高灵敏的有机磷农药残留检测新方法和新技术。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供简单、廉价的电化学传感器，实现对有机磷农药进行选择性识别与检测，可以解决目前有机磷农药检测成本较高、非特异性检测的问题。
本发明具体通过以下技术方案实现：
一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法，包括以下步骤：
1)使用Al2O3粉末对玻碳电极进行抛光打磨后，用超纯水和无水乙醇清洗；
2)将玻碳电极在配制好的1mM铁标溶液中进行循环伏安法扫描；
3)用超纯水冲洗玻碳电极并于室温晾干；
4)移取甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)溶液5μL，垂直滴涂到电极表面，常温下晾置，即得到修饰电极。
进一步的，所述的Al2O3粉末的粒径为0.1μm和0.03μm，分别对玻碳电极进行抛光。
进一步的，所述的循环伏安法扫描直到获得氧化峰电压和还原峰电压相差80mV以内的循环伏安曲线。
进一步的，所述的甲基绿与壳聚糖溶液的质量比0.08:1。
在本发明的另一方面，提供了上述制备得到的修饰电极在检测有机磷农药中的应用，以氯唑磷(Isa)为模式化合物，表征该电化学检测体系的各种特性。
具体的，检测方法为微分脉冲伏安法，包括：以0.08mg/mL的甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合膜修饰的玻碳电极作为工作电极，在不同浓度的氯唑磷溶液中进行微分脉冲伏安扫描。
进一步的，扫描电位范围：0.1～0.5V，富集时间：2s。
进一步的，铂丝作为辅助电极，Ag/AgCl作为参比电极。
本发明的有益效果为：
本发明首先筛选出了甲基绿这种具有电化学活性的材料，并通过与壳聚糖混溶后滴涂的方法，将材料修饰于电极表面。特定结构的有机磷农药(氯唑磷)使得甲基绿/壳聚糖复合膜材料修饰电极的氧化峰电流降低，而对其他类农药没有响应。在最佳实验条件下得到氯唑磷的标准曲线，检出限0.37μM，实现实际样品中有机磷农药残留的检测。本发明为电化学检测有机磷农药提供了一种新的思路，具有特异性和抗干扰能力。
附图说明
图1为不同氯唑磷浓度峰电流；
图2为不同氯唑磷浓度与PBS峰电流差值和氯唑磷浓度线性关系；
图3为干扰物CaCl2、Glc和Pro对修饰电极的影响。
具体实施方式
下面将结合本发明具体的实施例，对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1修饰电极的制备
构建甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合膜修饰的玻碳电极，实现对特定结构有机磷农药的高灵敏和特异性分析检测。
1)壳聚糖溶液的配制
首先，取0.1mL的冰醋酸于10mL的小烧杯中，加入10mL的超纯水，搅拌均匀，得到1％的醋酸溶液。然后，称取0.05g的壳聚糖于10mL小烧杯中，并用配置好的醋酸溶液溶解，边加边搅拌，在40℃下超声1小时，得到混合均匀的壳聚糖溶液[13]。若壳聚糖溶液中有气泡，静置1小时气泡消失。
2)甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合溶液的配制
首先，取甲基绿1mg于1.5mL样品管中，并用1mL超纯水溶解，摇匀，配置成1mg/mL的甲基绿溶液。然后用配制好的壳聚糖溶液，将甲基绿溶液分别稀释到0.04mg/mL、0.06mg/mL、0.08mg/mL、0.10mg/mL、0.12mg/mL的浓度，就得到了不同浓度的复合溶液
3)铁标溶液的配制
首先，分别取铁氰化钾0.33g、三水和亚铁氰化钾0.42g、氯化钾1.49g于50mL小烧杯中，加入少量超纯水，室温下搅拌使其溶解。将该溶液转移到200mL的容量瓶中定容，即可得到5mM铁标溶液。取2mL铁标溶液于10mL小烧杯中，加入8mL超纯水，搅拌均匀，得到1mM铁标溶液。
4)PBS缓冲液的制备
准确称取0.89g的磷酸氢二钠和0.18g的氯化钾于50mL的小烧杯中，加入少量超纯水，并不断搅拌，直至其溶解。将溶液置于250mL容量瓶中定容，即可得到10mM的PBS缓冲液。因为本实验需要对溶液的pH进行优化，我们用1M的氢氧化钠溶液和1M的磷酸溶液调整溶液pH，分别得到pH＝5、6、7、8、9的PBS缓冲液。
5)氯唑磷农药的配制
氯唑磷易溶于甲醇。首先，取0.1g氯唑磷于10mL样品管中，加入6.4mL的甲醇，摇匀，配制成50mM的氯唑磷储备液。然后用pH＝8的PBS缓冲液将氯唑磷溶液分别稀释到2mM、1mM、0.5mM、0.2mM、0.1mM、0.05mM(注：氯唑磷溶液需现用现配)。
6修饰电极的制备
分别使用粒径为0.1μm和0.03μm的Al2O3粉末对电极进行抛光打磨，多余的Al2O3粉末用超纯水和无水乙醇清洗。随后，玻碳电极在配制好的1mM铁标溶液中，进行循环伏安法扫描，直到获得氧化峰电压和还原峰电压相差80mV左右的循环伏安曲线。紧接着，用超纯水冲洗电极并于室温晾干。最后，移取5μL甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)溶液，垂直滴涂到电极表面，常温下晾置3小时，即可得到修饰电极，备用。
实施例2
电化学实验均采用三电极体系：铂丝辅助电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)参比电极，以0.08mg/mL的甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合膜修饰的玻碳电极作为工作电极，在不同浓度的氯唑磷溶液中进行微分脉冲伏安扫描。扫描电位范围：0.1～0.5V，富集时间：2s。
结果如图1所示，其(a)PBS空白对照；(b)0.01mM氯唑磷；(c)0.02mM氯唑磷；(d)0.05mM氯唑磷；(e)0.1mM氯唑磷；(f)0.2mM氯唑磷；(g)0.5mM氯唑磷；(h)1mM氯唑磷；(i)2mM氯唑磷。由图可知在PBS中，修饰材料在空白PBS中的峰电流最强。随着农药浓度的增大，峰电流逐渐减小。
由图2可知，随着氯唑磷浓度的增大，其氧化峰电流检测值与空白对照ΔI逐渐趋于平缓。我们认为氯唑磷浓度增大后，将修饰于电极表面的甲基绿几乎反应完全。我们对图2对应的有机磷浓度取对数值，得到相应的线性关系(图2内插图)，线性方程为ΔI＝0.072log10(c/μM)+0.069，线性范围为50μM–2000μM，经计算，氯唑磷的检测限为0.37μM。
实施例3抗干扰实验
电化学实验均采用三电极体系：铂丝辅助电极，Ag/AgCl(饱和KCl溶液)参比电极，以0.08mg/mL的甲基绿/壳聚糖(MG/Chi)复合膜修饰的玻碳电极作为工作电极，在不同浓度的氯唑磷溶液中进行微分脉冲伏安扫描。扫描电位范围：0.1～0.5V，富集时间：2s。
通过在PBS里加入一定浓度的CaCl2、葡萄糖(Glc)、丙溴磷(Pro)等干扰物质，发现并没有对我们的峰电流产生明显的影响，结果如图3所示。在加入CaCl2之后，峰位置和峰型虽然有了些许的移动，但是并不影响我们的峰电流。由此证明，修饰电极的抗干扰能力比较强。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)使用Al2O3粉末对玻碳电极进行抛光打磨后，用超纯水和无水乙醇清洗；
2)将玻碳电极在配制好的1mM铁标溶液中进行循环伏安法扫描；
3)用超纯水冲洗玻碳电极并于室温晾干；
4)移取甲基绿/壳聚糖溶液5μL，垂直滴涂到电极表面，常温下晾置，即得到修饰电极。
2.根据权利要求1所述的一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法，其特征在于，所述的Al2O3粉末的粒径为0.1μm和0.03μm，分别对玻碳电极进行抛光。
3.根据权利要求1所述的一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法，其特征在于，所述的循环伏安法扫描直到获得氧化峰电压和还原峰电压相差80mV以内的循环伏安曲线。
4.根据权利要求1所述的一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法，其特征在于，所述的甲基绿与壳聚糖的质量比0.08:1。
5.权利要求1所述的制备方法得到的修饰电极在检测有机磷农药中的应用，其特征在于，以氯唑磷为模式化合物，表征该电化学检测体系的各种特性。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，检测方法为微分脉冲伏安法，包括：以0.08mg/mL的甲基绿/壳聚糖复合膜修饰的玻碳电极作为工作电极，在不同浓度的氯唑磷溶液中进行微分脉冲伏安扫描。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，扫描电位范围：0.1～0.5V，富集时间：2s。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，铂丝作为辅助电极，Ag/AgCl作为参比电极。
CN201910615421.8A 2019-07-09 2019-07-09 一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用 Pending CN110243896A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910615421.8A CN110243896A (zh) 2019-07-09 2019-07-09 一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910615421.8A CN110243896A (zh) 2019-07-09 2019-07-09 一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110243896A true CN110243896A (zh) 2019-09-17

Family

ID=67891498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910615421.8A Pending CN110243896A (zh) 2019-07-09 2019-07-09 一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110243896A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102173378A (zh) * 2011-01-06 2011-09-07 中国科学院化学研究所 一种具有生物传感功能的纳米材料及其制备方法
CN102636537A (zh) * 2012-04-19 2012-08-15 湖南大学 一种无酶甲基对硫磷检测传感器及其制备和使用方法
CN104458883A (zh) * 2014-11-30 2015-03-25 杨秋慧 一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法
CN106248770A (zh) * 2016-10-08 2016-12-21 江苏大学 一种快速检测杀螟硫磷农药残留的电化学方法
CN106290512A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 西北师范大学 修饰电极及其制备方法和应用
CN108572209A (zh) * 2018-03-29 2018-09-25 中国科学院化学研究所 电化学生物传感器用电极及其制备方法、电化学生物传感器及其应用
CN109632923A (zh) * 2019-01-29 2019-04-16 高昕宇 一种利用差分脉冲伏安法同时检测甲基对硫磷和多菌灵的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102173378A (zh) * 2011-01-06 2011-09-07 中国科学院化学研究所 一种具有生物传感功能的纳米材料及其制备方法
CN102636537A (zh) * 2012-04-19 2012-08-15 湖南大学 一种无酶甲基对硫磷检测传感器及其制备和使用方法
CN104458883A (zh) * 2014-11-30 2015-03-25 杨秋慧 一种检测蔬菜中毒死蜱农药残留量的方法
CN106290512A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 西北师范大学 修饰电极及其制备方法和应用
CN106248770A (zh) * 2016-10-08 2016-12-21 江苏大学 一种快速检测杀螟硫磷农药残留的电化学方法
CN108572209A (zh) * 2018-03-29 2018-09-25 中国科学院化学研究所 电化学生物传感器用电极及其制备方法、电化学生物传感器及其应用
CN109632923A (zh) * 2019-01-29 2019-04-16 高昕宇 一种利用差分脉冲伏安法同时检测甲基对硫磷和多菌灵的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BINGQUAN WANG 等: "Sol–gel-derived amperometric biosensor for hydrogen peroxide based on methylene green incorporated in Nafion film", 《TALANTA》 *
郭新美 等: "多巴胺在聚亚甲基蓝／石墨烯修饰电极上的电化学行为研究", 《分析测试学报》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ma et al. Lipase@ ZIF-8 nanoparticles-based biosensor for direct and sensitive detection of methyl parathion
Arecchi et al. Nanofibrous membrane based tyrosinase-biosensor for the detection of phenolic compounds
Ensafi et al. Simultaneous determination of ascorbic acid, epinephrine, and uric acid by differential pulse voltammetry using poly (p-xylenolsulfonephthalein) modified glassy carbon electrode
Ni et al. Amperometric determination of epinephrine with an osmium complex and Nafion double-layer membrane modified electrode
CN105044171B (zh) 一种纳米铂掺杂/酶修饰碳糊电极的制备方法及应用
Gong et al. One-step fabrication of three-dimensional porous calcium carbonate–chitosan composite film as the immobilization matrix of acetylcholinesterase and its biosensing on pesticide
CN103940883B (zh) 可快速检测水体生物毒性的一次性微生物膜传感器的制备方法、应用、装置及检测方法
Zhang et al. Amperometric sensor based on ferrocene-doped silica nanoparticles as an electron transfer mediator for the determination of glucose in rat brain coupled to in vivo microdialysis
Mao et al. Miniaturized amperometric biosensor based on xanthine oxidase for monitoring hypoxanthine in cell culture media
Shamsipur et al. Amperometric determination of sulfide ion by glassy carbon electrode modified with multiwall carbon nanotubes and copper (II) phenanthroline complex
de Moura Barboza et al. A biosensor based on microbial lipase immobilized on lamellar zinc hydroxide-decorated gold nanoparticles for carbendazim determination
Songa et al. Amperometric nanobiosensor for quantitative determination of glyphosate and glufosinate residues in corn samples
Kuramitz et al. Electrochemical sensing of avidin–biotin interaction using redox markers
Dai et al. A highly performing electrochemiluminescent biosensor for glucose based on a polyelectrolyte-chitosan modified electrode
Hongboontry et al. Low-cost and portable creatinine electrochemical sensor for non-invasive chronic kidney disease monitoring
CN110243896A (zh) 一种甲基绿/壳聚糖复合膜修饰电极的制备方法及应用
Songa et al. Electrochemical nanobiosensor for glyphosate herbicide and its metabolite
RU2381502C2 (ru) Способ количественного определения гесперидина методом дифференциальной вольтамперометрии
CN108375611B (zh) 一种检测有机磷农药的酰胺化碳点生物传感器
Stancik et al. Biosensing of tyrosinase inhibitors in nonaqueous solvents
Moyo et al. Optimization of horseradish peroxidase immobilization on glassy carbon electrode based on maize tassel-multiwalled carbon nanotubes for sensitive copper (II) ion detection
Ferreira et al. Indirect cathodic-stripping voltammetric determination of ceftazidime as a mercury salt
CN108845008B (zh) 一种直接电子传递型的苯酚类传感器及其制备方法和应用
Li et al. A novel electrocatalyst with high sensitivity in detecting glutathione reduced by 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin enveloped 10-methylphenothiazine
Pan et al. A novel amperometric sensor for the detection of difenidol hydrochloride based on the modification of Ru (bpy) 32+ on a glassy carbon electrode

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190917

RJ01 Rejection of invention patent application after publication