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基于納米材料化學修飾電極在農藥檢測中的應用進展

文檔作者：王天鶴田宏商弘金田冬梅文檔來源：沈陽師范大學化學化工學院		點擊數：	更新時間： 2025年04月06日
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Chenmical Intermediate
138 當代化工研究 生物制藥與研究 2016·07
基于納米材料化學修飾電極在農藥檢測
中的應用進展
Ｏ 王天鶴 田宏 商弘金 田冬梅
(沈陽師范大學化學化工學院 遼寧 110034)
摘要：本文綜述了基于納米材料的幾種化學修飾電極，包括碳納米管類、石墨烯類、金屬納米粒子類、磁性納米粒子類和納米材料-聚合
物膜-酶復合修飾電極在農藥檢測領域的應用，并對未來發展進行了展望。
關鍵詞：化學修飾電極；納米材料；農藥；檢測
基金項目：沈陽師范大學重大孵化項目（批準號ZD201622）；沈陽師范大學創新訓練項目甲類（批準號201510166105）
中圖分類號：O69 文獻標識碼：A
Advances of chemical modified electrode based on nanomaterials
in the determination of pesticides
Wang Tianhe, Tian Hong, Shang Hongjin, Tian Dongmei
(College of Chemistry &amp;amp; Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Liaoning, 110034)
Abstract：The application of chemical modified electrodes based on nanomaterials such as carbon nanotubes, grapheme, metal nanoparticles,
magnetic nanoparticles and nanomaterials-polymer film-enzyme for pesticide determination was reviewed, the prospect was also proposed.
Key Words：chemical modified electrodes；nanomaterials；pesticide；determination
一、引言
農藥大致可分為除草劑、殺蟲劑、殺菌劑三類，一般
具有以下幾種毒性：神經毒性、遺傳基因毒性、三致毒性和
免疫毒性等。近年來，農藥的持續開發和大規模超量使用導
致由此產生的公眾食品安全和生態環境事件頻發，農藥殘留
檢測成為當前廣泛關注的問題。傳統的農藥檢測主要有色譜
法、色譜/質譜聯用技術、毛細管電泳、表面增強拉曼光譜
法、免疫分析法等。這些傳統方法往往儀器昂貴、樣品前處
理復雜、耗時長，難以推廣使用。化學修飾電極法以其操作
簡便、低成本、低功耗、高靈敏度和良好的重復性、穩定性
等優勢廣泛應用于各個分析檢測領域。本文綜述了基于納米
材料的化學修飾電極在農藥檢測領域的應用及前景展望。
二、基于納米材料的化學修飾電極在農藥檢測中的應用
納米材料是指三維空間中至少有一維處于納米尺度(1
～100nm)范圍內的材料，也包括由它們作為基本單元組裝
而成的結構材料，可以是金屬、氧化物、無機化合物或有機
化合物等，因其具有比表面積大、表面活性位點增加、催化
效率高、吸附能力強、表面活性高等特點，可以大大提高化
學修飾電極的靈敏度、穩定性、選擇性和再現性，改善電化
學傳感器的各方面性能并放大信號，因而近年來被廣泛應用
于各種分析檢測領域。本文對碳納米管、石墨烯、金屬納米
粒子、磁性納米粒子等幾類納米材料制備的化學修飾電極在
農藥檢測領域的應用進行綜述。
1.碳納米管化學修飾電極
碳納米管又稱巴基管，屬于富勒碳系，是一種納米
尺度的具有完整分子結構的新型碳材料，有單壁和多壁之
分。碳納米管具有獨特的金屬或半導體導電性、較大的比
表面積、良好的機械強度、良好的吸附能力和傳導電子的
能力，可用于化學修飾電極來檢測農藥殘留。Sundari等用
碳納米管修飾電極對擬除蟲菊酯的和有機氯農藥的檢測在
0.01～5×10-4µg·L-1范圍內呈現良好的線性范圍，用循
環伏安法能靈敏地測出農藥的含量。Huang等制備了Pd/
MWCNTs化學修飾電極測定甲基對硫磷，信噪比為3:1時檢
測限0.05µg·mL-1。Musameh等制備了MWCNTs/GC修
飾電極檢測有機磷，循環伏安圖顯示該修飾電極在0.17V的
峰電流是普通玻碳電極的3倍，峰電流與濃度的相關系數為
0.99，大大提高了靈敏度。
2.石墨烯化學修飾電極
石墨烯即“單層石墨片”，是結構為sp2雜化碳原子形
成的類六元環苯單元并無限擴展的二維晶體材料，其巨大的
比表面積和超高的電子遷移率使其在電化學領域中有著誘人
的應用前景。Wu等制備的P3MT/NGE/GCE修飾電極對辛硫
磷的電催化效果良好，峰電流與濃度的線性相關系數為
0.999，可作為快速檢測辛硫磷的方法。Xu等制備了PMG/
GNs–NF修飾電極，復合膜的存在增強了電極的穩定性以
及電子傳輸速率，拓寬了線性范圍，使峰電流與濃度呈良好
的線性關系，相關系數達到0.999，該修飾電極對甲基對硫
磷具有獨特的吸附性。Liu等用鉑納米顆粒和石墨烯制備的
修飾電極提高了電化學還原效率，用于檢測毒死蜱時濃度和
峰電流的線性關系達到0.997，有效地提高了靈敏度，達到
良好的檢測效果。
3.金屬納米粒子化學修飾電極
金屬納米粒子，特別是金納米粒子(AuNPs)的比表面積
高，表面能高，廣泛應用于電化學傳感器的構建中。Wang
等研究了Zr O 2/ A u納米傳感器電極，對農藥對硫磷分子
顯示出強大的親和力和選擇性，檢出限為3ng·mL-1。
Kumarave等采用Nafion/nanoTiO2/GCE作為傳感器電極對吡
蟲啉進行檢測，最低檢出限為0.25µmol·L-1，還原電位降
萬方數據
生物制藥與研究 Chenmical Intermediate 139
2016·07 當代化工研究
低的幅度明顯大于其他文獻的相應結果。
4.磁性納米粒子化學修飾電極。
近年來，磁性納米粒子及其復合材料也是納米材料的
研究熱點之一。磁性納米粒子不僅比表面積大，還有超順磁
性以及易與其它材料復合從而易功能化的特性，這兩方面的
特性能夠更好地增強傳感器和化學修飾電極的靈敏度和穩定
性，使其成為分析檢測的理想材料。Dong等在檢測氨基甲
酸酯農藥時，采用的磁性納米粒子Fe/Au中的共價鍵增強了
電催化效果，峰電流與濃度的線性相關系數為0.9976，呈現
了較高的靈敏度和較寬的檢測范圍。
5.納米材料-聚合物膜-酶復合修飾電極。
多壁碳納米管和導電聚合物在電極表面的修飾，不僅
為酶分子的固定提供了優質的修飾平臺，而且促進了電子
在酶活性位點和電極之間的遷移；同時導電聚合物和生物
酶通過發生交聯作用使酶在電極表面的固載更加牢固、穩
定。杜平構建了碳納米管/聚4-(2,5-二噻吩-1-吡咯)苯胺/
乙酰膽堿酯酶電化學傳感器，對有機磷檢測的線性范圍為
3.00ng·mL-1~90.00ng·mL-1，最低檢測限1.00ng·mL-1
(S/N=3)，方法簡便、準確、快速、樣品預處理簡單。苗向
陽等構建了基于界面法合成的金-乙酰膽堿酯酶納米復合膜
電極用于實際樣品中甲胺磷的檢測，線性范圍為0.005~5，
5~100μg·mL-1，檢出限為0.0011μg·mL-1，并顯示出
良好的穩定性與重現性。
三、結束語
由于納米材料不同于傳統材料的獨特性質，顯著改善了
電極的各方面性能，使其在電化學修飾電極的構建和各領域
分析檢測的應用中發揮了重要作用。從目前的研究趨勢可以
看出，構建準確、高效、便捷的基于納米材料的化學修飾電
極分析技術將是農藥殘留檢測的重要發展方向。
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【作者簡介】王天鶴（1992～），女，沈陽師范大學化學化工學院，研究方向：分析化學專業。田宏（1991～），男，沈陽師范大學
化學化工學院，研究方向：分析化學專業。商弘金（1994～），男，沈陽師范大學化學化工學院，研究方向：化學（師范）專業。田冬
梅（1973～），女，沈陽師范大學化學化工學院，研究方向：電分析化學研究。

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