甲基對硫磷(MP)作為一種典型的有機磷農藥，已廣泛應用于害蟲防治和植物生長調控。同時，農藥殘留問題也對環境和人類健康構成嚴重威脅。目前，農藥殘留檢測技術在實際應用中仍然面臨著巨大的挑戰，因為傳統的分析方法存在著設備昂貴、操作復雜的問題。為了解決這些問題，報道了一種新型非酶電化學農藥傳感器。設計了一種以對苯二甲酸為配體的鋯基金屬有機骨架材料(Zr-BDC)與電還原氧化石墨烯(rGO)結合。Zr-BDC-rGO納米復合材料中含有對磷酸基親和力較高的Zr-OH基團，具有選擇性識別和對MP較高的吸附能力。此外，rGO具有較高的比表面積和優異的電子傳輸能力，使其成為一種優良的功能化吸附和基材，可以提高材料的導電性，達到檢測下限。經過優化，該傳感器的線性范圍寬為0.001 ~ 3.0 μg mL
-1, MP的檢測下限為0.5 ng mL
-1。本工作為農藥殘留檢測提供了一個快速、靈敏、經濟的傳感平臺。
流程圖1. (a)水熱法合成Zr-BDC;(b)在GCE上通過電還原制備Zr-BDC-rGO納米復合材料;(c)的農藥電化學傳感器的構造和MP檢測機理。
圖1. (a)Zr-BDC、(b)Zr-BDC-GO和(c)Zr-BDC-rGO納米復合材料的FE-SEM圖像。Zr-BDC的粒徑分布(插圖A);(d)空白玻璃碳薄片、Zr-BDC、Zr-BDC-GO和Zr-BDC-rGO納米復合材料的XRD譜圖。
圖2. 圖a：在含5 mM [Fe(CN)
6]
3-/4-的0.1 M KCl中(a)rGO/GCE、(b)Zr-BDC/GCE和(c)Zr-BDC-rGO/GCE的CV曲線;掃描速度0.05 V s
-1。圖b：在含5 mM [Fe(CN)
6]
3-/4-的0.1 M KCl中(a)rGO/GCE、(b)Zr-BDC/GCE和(c)Zr-BDC-rGO/GCE的阻抗譜;插圖:等效擬合電路Nyquist圖。
圖3. 圖a: 1000 ng mL
-1 MP在0.1 M PBS溶液(pH = 5.5)中富集(a)前(b)后Zr-BDC-rGO/GCE的CV曲線，掃描速率為100 mV s
-1。圖b：存在含有0.1 M PBS (pH = 5.5)的1000ng mL
-1 MP下(c)Zr-BDC/GCE、(d)rGO/GCE和(e)Zr-BDC-rGO/GCE 的SWV性能。SWV條件:掃描電位范圍-0.4~0.3 V;頻率, 25 Hz;勢能增量，4 mV;方波的振幅，20 mV。
圖4. (a)滴液中的Zr-BDC濃度，(b)滴液中的石墨烯濃度，(c)電解液中的pH值，(d) MP富集時間對MP檢測性能的影響。
圖5. (a)在含有不同MP濃度的0.1 M PBS中Zr-BDC-rGO/GCE的SWV曲線: 10, 100, 500, 1000, 1500, 2000, 2500 and 3000 ng mL
-1 (從a-h)。(b)在濃度從1到3000 ng mL
-1的MP的0.1 M PBS中Zr-BDC-rGO/GCE的校準曲線 (pH值為5.5)。插圖:1-50ng mL
-1范圍內低濃度MP的校準曲線放大圖。
圖6. (a) 在濃度為1000 ng mL
-1MP的0.1 M PBS中Zr-BDC-rGO/GCE的條形圖的峰值電流，額外存在的1000 ng mL
-1 p-硝基酚, 1000 ng mL
-1對硝基苯胺,1000 ng mL
-1三硝基甲苯,1000 ng mL
-1苯基膦酸,1000 ng mL-
-1二苯膦酸、0.1 M SO
42-, 0.1 M PO
43- 和 0.1 M CO
32-。(b)對1000ng mL
-1MP中在9個吸附-脫附循環的ZrBDC-rGO/GCE檢測性能。
相關研究成果由湖北大學材料科學與工程學院，高分子材料湖北省重點實驗室，功能材料綠色制備與應用教育部重點實驗室Nan Gao等人于2021年發表在Journal of Materials Science (https://doi.org/10.1007/s10853-021-06436-6)上。原文：A novel electrochemical sensor via Zr-based metal organic framework–graphene for pesticide detection。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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