CN111175358A - 一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及其检测氟氯氰菊酯的方法 - Google Patents

一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及其检测氟氯氰菊酯的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及其检测氟氯氰菊酯的方法，特点是包括电极预处理的步骤：将1分散均匀的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物溶液均匀滴涂在预处理好的玻碳电极表面，在室温下晾干的步骤；最后将全氟磺酸与多壁碳纳米管的混合液均匀滴涂在电极表面，即得到氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器；其应用为测定含有氟氯氰菊酯的待测溶液的ECL强度，根据氟氯氰菊酯溶液浓度的对数与ECL强度的线性线性方程，即可计算获得待测溶液中氟氯氰菊酯的浓度，优点是检测快、灵敏度高、稳定性好以及特异性强。

Description

一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及 其检测氟氯氰菊酯的方法
技术领域
本发明涉及拟除虫菊酯杀虫剂检测领域，尤其是涉及一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及其检测氟氯氰菊酯的方法。
背景技术
氟氯氰菊酯(cyfluthrin)是重要的拟除虫菊酯品种，由于其活性高，既可以杀虫也可以杀螨，使用非常广泛。氟氯氰菊酯虽然为低毒型杀虫剂，但近来的研究表明，由于其具有神经毒物特性，对免疫、心血管系统等多方面均能造成危害，长时间接触（皮肤吸收以及口服）可引起中毒，如引起头痛，头昏，恶心呕吐，双手颤抖，重者抽搐或惊厥、昏迷、休克等。同时，氟氯氰菊酯等拟除虫菊酯类农药具有亲脂的特点，在水中可通过腮和消化系统直接进入水生生物体内，所以对鱼、虾、贝危害很大，在水中浓度很低时也能被水生生物强烈吸收。目前用于氟氯氰菊酯的仪器检测方法主要有气相色谱法、液相色谱法以及毛细管电泳法。此类方法检测步骤繁琐，成本较高，需要专业的操作人员。因此，研发成本低、检测快、灵敏度高、稳定性好、特异性强的氟氯氰菊酯传感器具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种检测快、灵敏度高、稳定性好以及特异性强的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及其检测氟氯氰菊酯的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法，包括如下步骤：
（1）电极预处理；
（2）滴涂已合成的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物（MIP-QDs）
将15 μL分散均匀的浓度为15 mg/mL的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物溶液均匀滴涂在步骤（1）中处理好的玻碳电极表面，在室温下晾干；
（3）固定氟氯氰菊酯分子印迹聚合物（MIP-QDs）
将全氟磺酸（Nafion）与多壁碳纳米管(MWCNTs)的混合液均匀滴涂在步骤（2）得到的电极表面，即得到氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器。
步骤（1）电极预处理过程如下：将玻碳电极表面依次使用1 .0，0 .3，0 .05 μm的氧化铝粉末进行抛光，用超纯水完全冲洗去除表面污物后，超声5 min清洗电极表面，在含有0 .2 mol/L KNO3的1 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液中采用循环伏安法在0 .6 ～ -0 .2V范围内扫描，直至获得稳定的电化学响应，然后在空气中干燥备用。
步骤（2）中所述的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物的制备方法如下：
（1）在双口烧瓶中依次加入7.5 mL环己烷和1.8 mL TritonX-100，于300 r/min搅拌15min后，依次加入100 μL浓度为20 mg/ml 的CdSe溶液（溶剂为氯仿）、50 μL TEOS、100 μL浓度为25wt%的氨水，搅拌反应2 h后，加入110 μL 25 mg/mL的模板分子氟氯氰菊酯CYF和22.8 μL APTES，反应12 h，得到混合液；
（2）取混合液加入10 mL丙酮中止反应，静置至沉淀完全后，于9000r/min高速离心10min后去除上清液，加入6 mL超纯水，超声分散均匀，于9000r/min高速离心20 min后去除上清液，加入6 mL由乙醇和乙腈按体积比8：2混合而成的混合溶液，超声分散均匀，震荡40min使模板分子脱落后，于9000r/min高速离心15 min，去除上清液后，
（3）取沉淀重复上述步骤（2）直至完全除去模板分子，得到氟氯氰菊酯分子印迹聚合物，于室温下氮吹至干燥，并溶于乙醇定容备用。
步骤（3）具体如下：将0.4 mL质量分数为0.5%的全氟磺酸水溶液和1.6 mL 浓度为0.05 mol/L且pH=7.0 的KH2PO4溶液混合后，加入4 mg 多壁碳纳米管超声处理25-35 min后，均匀滴涂到步骤（2）得到的修饰电极表面，室温晾干，备用。
上述氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器检测氟氯氰菊酯的方法，包括以下步骤 ：配制一系列不同浓度的氟氯氰菊酯溶液，以氟氯氰菊酯溶液浓度的对数为横坐标，以其对应的ECL强度为纵坐标建立氟氯氰菊酯溶液浓度的对数与ECL强度的线性方程；采用三电极体系，测定含有氟氯氰菊酯的待测溶液的ECL强度，根据所述的线性方程，即可计算获得待测溶液中氟氯氰菊酯的浓度；其中所述的三电极体系包括以含有共反应物H2O2的磷酸缓冲溶液为电解液，参比电极、对电极和工作电极，所述的工作电极为氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器。
所述的电解液为pH=9.0，浓度为 0.04～0.1 mol/L的磷酸缓冲液和浓度为 0.005～0.02 mol/L的H2O2水溶液。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法及其检测氟氯氰菊酯的方法，利用了CdSe量子点的电致化学发光，分子印迹聚合物对目标物的特异性吸附，以及目标物对电致化学发光的猝灭作用，其将氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器对氟氯氰菊酯的特异选择性与电致化学发光技术的高灵敏度相结合，以氟氯氰菊酯溶液不同浓度的对数为横坐标，以其对应的ECL响应值为纵坐标建立标准曲线，得到氟氯氰菊酯溶液浓度的对数与ECL响应值的线性方程，对未知浓度的氯霉素进行定量分析，能特异性识别氟氯氰菊酯，具有灵敏度高、检测范围宽，操作简单，稳定性好等优点，可用于水产品中氟氯氰菊酯的快速检测。
附图说明
图 1为合成的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物红外光谱图；
图2为在玻碳电极表面滴涂氟氯氰菊酯分子印迹聚合物的CV曲线图；
图3为结合0.0002、0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 mg/L氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL曲线图；曲线从上到下依次为0 mg/L、0.0002 mg/L、0.01mg/L、0.05 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L氟氯氰菊酯溶液的ECL曲线图；
图4为分子印迹电致化学发光传感器对氟氯氰菊酯、联苯菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯ECL响应差值图；
图5为分子印迹电致化学发光传感器ECL响应值与氟氯氰菊酯浓度对数的线性关系图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
具体实施例一
一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法，包括如下步骤：
1、电极预处理
将玻碳电极表面依次使用1 .0，0 .3，0 .05 μm的氧化铝粉末进行抛光，用超纯水完全冲洗去除表面污物后，超声5 min清洗电极表面，在含有0 .2 mol/L KNO3的1 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液中采用循环伏安法在0 .6 ～ -0 .2V范围内扫描，直至获得稳定的电化学响应，然后在空气中干燥备用；
2、滴涂已合成的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物（MIP-QDs）
将15 μL分散均匀的浓度为15 mg/mL的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物溶液均匀滴涂在步骤（1）中处理好的玻碳电极表面，在室温下晾干；
其中氟氯氰菊酯分子印迹聚合物的制备方法如下：
（1）在双口烧瓶中依次加入7.5 mL环己烷和1.8 mL TritonX-100，于300 r/min搅拌15min后，依次加入100 μL浓度为20 mg/ml 的CdSe溶液（溶剂为氯仿）、50 μL TEOS、100 μL浓度为25wt%的氨水，搅拌反应2 h后，加入110 μL 25 mg/mL的模板分子氟氯氰菊酯CYF和22.8 μL APTES，反应12 h，得到混合液；
（2）取混合液加入10 mL丙酮中止反应，静置至沉淀完全后，于9000r/min高速离心10min后去除上清液，加入6 mL超纯水，超声分散均匀，于9000r/min高速离心20 min后去除上清液，加入6 mL由乙醇和乙腈按体积比8：2混合而成的混合溶液，超声分散均匀，震荡40min使模板分子脱落后，于9000r/min高速离心15 min，去除上清液后，
（3）取沉淀重复上述步骤（2）直至完全除去模板分子，得到氟氯氰菊酯分子印迹聚合物，于室温下氮吹至干燥，并溶于乙醇定容备用。（NIP-QDs）的合成及洗脱过程除了不加模板分子外，其他步骤均同MIPs。合成的分子印迹聚合物的表征如下：
图1为合成的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物的红外光谱图。a代表MIPs红外光谱图；b代表NIPs的红外光谱图。在3421 cm-1处较宽的吸收峰表示N-H键，在2972 cm-1处的吸收峰表示C-H键，在1650 cm-1处的吸收峰表示-CO-NH-二酰胺键。作为分子印迹层主要成分，Si-O-Si、Si-O键的吸收峰分别在1057、792以及463 cm-1处得到。谱图中的峰值表示聚合物已经成功合成，且APTES已经通过化学键被成功地接枝到QDs表面的二氧化硅层中。
3、固定氟氯氰菊酯分子印迹聚合物（CYF-MIP-QDs）
将0.4 mL质量分数为0.5%的全氟磺酸水溶液和1.6 mL 浓度为0.05 mol/L且pH=7.0的KH2PO4溶液混合后，加入4 mg 多壁碳纳米管超声处理25-35 min后，均匀滴涂到步骤2得到的修饰电极表面，即得到氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器，室温晾干，备用。
图2为在玻碳电极表面修饰分子印迹聚合物后的CV曲线图。如图2所示，可以看出，MIPs修饰电极的电流最大，NIPs修饰电极的电流最小，裸电极的电流在二者之间。可以说明，MIPs、NIPs成功修饰在玻碳电极表面，并且由于NIPs离子通透性较差导致回流电流较小；而MIPs粒径均匀且具有分子印迹腔，因此电子传输较顺畅，回路电流较大。
具体实施例二
应用上述氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器检测氟氯氰菊酯的方法，包括以下步骤：配制一系列不同浓度的氟氯氰菊酯溶液，以氟氯氰菊酯溶液浓度的对数为横坐标，以其对应的ECL强度为纵坐标建立氟氯氰菊酯溶液浓度的对数与ECL强度的线性方程；采用三电极体系，测定含有氟氯氰菊酯的待测溶液的ECL强度，根据所述的线性方程，即可计算获得待测溶液中氟氯氰菊酯的浓度；其中所述的三电极体系包括以含有共反应物H2O2的磷酸缓冲溶液为电解液，参比电极、对电极和工作电极，所述的工作电极为氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器。其中电解液为pH=9.0，浓度为 0.04～0.1 mol/L的磷酸缓冲液和浓度为 0.005～0.02 mol/L的H2O2水溶液。
图3为结合0.0002、0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 mg/L氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL曲线图。在图3中，曲线a的最高点为结合 0.0002 mg/L氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL响应值；曲线 b 的最高点为结合 0.01 mg/L 氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL响应值；曲线 c的最高点为结合0.05 mg/L 氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL响应值 ；曲线d的最高点为结合 0.1 mg/L氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL响应值；曲线e的最高点为结合0.5 mg/L 氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的ECL响应值； 曲线 f 的最高点为结合1.0 mg/L氟氯氰菊酯溶液的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的 ECL响应值。
图4为分子印迹电致化学发光传感器对氟氯氰菊酯、联苯菊酯、溴氰菊酯、氯氰菊酯和氰戊菊酯ECL响应差值图。由图4可知，该传感器对氟氯氰菊酯的ECL响应差值明显高于其它四种干扰物质，说明该传感器对氟氯氰菊酯具有很高的选择性，且这种选择性是特异性的。
图5为分子印迹电致化学发光传感器ECL响应值与氟氯氰菊酯浓度对数的线性关系图。可以看出，该分子印迹电致化学发光传感器ECL响应值与氟氯氰菊酯浓度对数的线性关系为Y=-834.96logCCYF-2247.7，线性相关系数为0.9966。以信噪比为3（S/N=3）作为标准，测得该方法的检测限为0.05μg/L，具有更高的灵敏度。
表1为本发明与其他CYF检测方法的比较，可以看出，与其他检测方法相比，本发明具有较宽的线性范围和较低的检测限。
表1
Figure 355308DEST_PATH_IMAGE001
。
具体实施例三
为了衡量建立的基于分子印迹聚合物-四氧化三铁电致化学发光传感器在实际样品中的检测应用效果，进行了基质加标实验。针对鱼肉和海水实际样品，进行加标回收实验（n=3），以验证该分子印迹电致化学发光传感器在实际应用中的表现。方法的准确度和精密度用加标回收率和平行样品之间的相对标准偏差进行评价。如表2所示，
表2
Figure 853154DEST_PATH_IMAGE002
。
由上表可知，在鱼肉样品中，当添加浓度为10.0、20.0、50.0μg/kg时，回收率为93.2％～98.6％之间，平行之间的相对标准偏差低于3.6％；在海水中，当添加浓度为1.0、2.0、5.0μg/L时，回收率在86.0％～98.4％之间，平行样品之间的相对标准偏差低于4.1％。结果表明，该分子印迹电致化学发光传感器对鱼肉和海水中的氟氯氰菊酯具有较好的准确度和精密度。
上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）电极预处理；
（2）滴涂已合成的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物
将15 μL分散均匀的浓度为15 mg/mL的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物溶液均匀滴涂在步骤（1）中处理好的玻碳电极表面，在室温下晾干；
（3）固定氟氯氰菊酯分子印迹聚合物
将全氟磺酸与多壁碳纳米管的混合液均匀滴涂在步骤（2）得到的电极表面，即得到氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器。
2.根据权利要求1所述的一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法，其特征在于步骤（1）电极预处理过程如下：将玻碳电极表面依次使用1 .0，0 .3，0 .05 μm的氧化铝粉末进行抛光，用超纯水完全冲洗去除表面污物后，超声5 min清洗电极表面，在含有0 .2 mol/L KNO3的1 mmol/L K3[Fe(CN)6]溶液中采用循环伏安法在0 .6 ～ -0 .2V范围内扫描，直至获得稳定的电化学响应，然后在空气中干燥备用。
3.根据权利要求1所述的一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法，其特征在于步骤（2）中所述的氟氯氰菊酯分子印迹聚合物的制备方法如下：
（1）在双口烧瓶中依次加入7.5 mL环己烷和1.8 mL TritonX-100，于300 r/min搅拌15min后，依次加入100 μL浓度为20 mg/ml 的CdSe溶液（溶剂为氯仿）、50 μL TEOS、100 μL浓度为25wt%的氨水，搅拌反应2 h后，加入110 μL 25 mg/mL的模板分子氟氯氰菊酯CYF和22.8 μL APTES，反应12 h，得到混合液；
（2）取混合液加入10 mL丙酮中止反应，静置至沉淀完全后，于9000r/min高速离心10min后去除上清液，加入6 mL超纯水，超声分散均匀，于9000r/min高速离心20 min后去除上清液，加入6 mL由乙醇和乙腈按体积比8：2混合而成的混合溶液，超声分散均匀，震荡40min使模板分子脱落后，于9000r/min高速离心15 min，去除上清液后，
（3）取沉淀重复上述步骤（2）直至完全除去模板分子，得到氟氯氰菊酯分子印迹聚合物，于室温下氮吹至干燥，并溶于乙醇定容备用。
4.根据权利要求1所述的一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器的制备方法，其特征在于步骤（3）具体如下：将0.4 mL质量分数为0.5%的全氟磺酸水溶液和1.6 mL 浓度为0.05 mol/L且pH=7.0 的KH2PO4溶液混合后，加入4 mg 多壁碳纳米管超声处理25-35 min后，均匀滴涂到步骤（2）得到的修饰电极表面，室温晾干备用。
5.一种利用权利要求1-4中任一项所述的氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器检测氟氯氰菊酯的方法，其特征在于包括以下步骤 ：配制一系列不同浓度的氟氯氰菊酯溶液，以氟氯氰菊酯溶液浓度的对数为横坐标，以其对应的ECL强度为纵坐标建立氟氯氰菊酯溶液浓度的对数与ECL强度的线性方程；采用三电极体系，测定含有氟氯氰菊酯的待测溶液的ECL强度，根据所述的线性方程，即可计算获得待测溶液中氟氯氰菊酯的浓度；其中所述的三电极体系包括以含有共反应物H2O2的磷酸缓冲溶液为电解液，参比电极、对电极和工作电极，所述的工作电极为氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器。
6.根据权利要求5所述的一种氟氯氰菊酯分子印迹电致化学发光传感器检测氟氯氰菊酯的方法，其特征在于：所述的电解液为pH=9.0，浓度为 0.04～0.1 mol/L的磷酸缓冲液和浓度为 0.005～0.02 mol/L的H2O2水溶液。
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