关键词：
有机磷
石墨烯
氧化锌
乙酰胆碱酯酶
聚吡咯
电化学生物传感
摘要：
有机磷农药（OPs）由于可以减少害虫灾害、提升农作物产量,在农业生产中得到广泛的使用。但是,由于在农作物的种植过程中OPs经常被不合理使用,极容易导致环境污染,且容易通过蔬果等食物的食用进入人体中,在人体残留进而引发各种疾病甚至死亡。因此,构建一种低成本、快速、灵敏、选择性地测定OPs的方法对于环境及人体安全具有重大意义。电化学生物传感器具有检测速度快、操作简单、灵敏度高的优势因而在检测领域脱颖而出。对于电化学生物传感器而言,其传感特性主要取决于传感材料的电化学活性和负载酶的活性。石墨烯由于具有比表面积大、导电性好的性质在传感器的制备领域得到了广泛的研究。但是,单独的石墨烯容易发生团聚导致其电化学性能受到影响,而将其与金属氧化物复合可以减少甚至避免石墨烯的严重团聚和堆积,从而提供更大的电化学活性表面积,因此被认为是优异的电极修饰材料。此外,合适的界面材料是进一步提升电化学生物传感器性能的关键,而导电聚合物由于既具有优异的导电性,又能够与石墨烯通过π-π共价连接增加电极材料稳定性,成为电化学传感界面材料的研究热点。本论文通过将氧化锌（ZnO）和还原氧化石墨烯（r GO）复合来改善石墨烯的团聚用以提高比表面积,并将其进一步与聚吡咯（PPy）复合制备出一种具有高催化活性的传感材料r GO-ZnO/PPy。然后,将r GO-ZnO/PPy修饰在玻碳电极上后负载了乙酰胆碱酯酶（ACh E）来检测有机磷农药甲基对硫磷。其主要研究内容和结果如下:（1）以硝酸锌为原料、羧甲基纤维素为分散剂制备了纳米氧化锌,然后通过对Hummers法进行了改进来制备了氧化石墨烯,最后将其与氧化锌复合并还原改性得到r GO-ZnO复合材料。纳米氧化锌的引入可以有效改善石墨烯的团聚,增大其比表面积,并增强导电性。采用电化学阻抗图谱比较了单独的石墨烯、简单共混的r GO/ZnO、热处理制备的r GO-ZnO的导电性能。结果显示,通过热处理制备的r GO-ZnO导电性能更加优异,然后采用电化学阻抗谱、循环伏安曲线对不同的ZnO和r GO的复合比例进行探究,从而确定了最佳的复合比例。（2）通过将r GO-ZnO修饰到玻碳电极（GCE）表面,然后将ACh E固定在修饰电极表面,制备了简易的电化学乙酰胆碱生物传感器。首先,采用DPV测试了ACh E/r GO-ZnO/GCE对乙酰胆碱（ATCI）的电催化活性并对其实验条件进行了优化。然后对催化ATCI的反应过程进行了动力学分析,结果显示,反应处于准可逆状态。另外,测试了制备的传感器对甲基对硫磷的检测性能,结果表明,制备的传感器的检测限较低（4.638ng/L）、线性范围较宽(1×10-3～1×10-8 g/L)、灵敏度较高（0.11871μg/L）。最后,通过测试发现制备的传感器具备良好的抗干扰性、可重复性和稳定性。（3）利用植酸（PA）和过硫酸铵制备了导电聚吡咯（PPy）,并探究了PPy与r GO-ZnO的最佳混合比例,确定了2:1为最佳比例。通过SEM和FT-IR确定了r GO-ZnO/PPy的表面形貌和官能团结构,并计算了传感器的电化学活性表面积。此外,我们对实验条件进行了优化,然后采用DPV探究了制备的ACh E/r GO-ZnO/PPy/GCE对ATCI的催化活性,并对催化ATCI的反应过程进行了动力学分析,结果显示,反应处于准可逆状态,最后将传感器对甲基对硫磷进行测试,电化学信号与甲基对硫磷的浓度之间呈现出良好的线性关系,且具有较宽的线性范围(5×10-4～1×10-8 g/L),较高的灵敏度（0.16168μg/L）,较低的检测限（1.6485 ng/L）。并与ACh E/r GO-ZnO/GCE进行了对比。结果显示,在添加PPy之后,传感器对ATCI的电催化性能有所提升,综合检测性能更优。此外,传感器还表现出较好的抗干扰性、可重复性和稳定性。
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