纳米结构掺硼金刚石电极的制备及其在有机磷农药残留现场检测中的应用研究

食品安全问题是当今社会焦点之一。在解决食品安全问题中，农产品生产源头是关键。其中，由于滥用或使用不当，造成初级农产品有机磷农药残留超标问题比较突出。标准的农药残留检测如色谱法因仪器昂贵笨重、检测成本高、操作繁琐等不适于现场检测。因此，发展便携、快速、经济、可靠的现场检测方法具有重要意义。本研究利用掺硼金刚石(BDD)薄膜较常规电极的优越性，针对其电催化活性低、表面再造困难等不足，制备三维纳米多孔Au/BDD电极和纳米柱/椎/线BDD电极，既能克服薄膜电极本身缺点，又可避免表面材料修饰带来的稳定性低、重复性差等。利用制备的纳米结构BDD电极，对有机磷农药残留进行检测。结合电化学方法操作简单、快速、受环境干扰小、成本低、易于微型化等优点，设计基于纳米结构BDD电极的微型化生物传感器检测装置，建立适用于农产品生产源头、各级超市、农贸市场等场所的一种便携、快速检测有机磷农药残留的方法。

本项目针对有机磷农药残留超标问题比较突出，而目前的食品安全分析技术不适用于现场检测的弊端，利用电化学检测易于微型化、现场化的优势，从微观水平设计电极功能，将不同纳米结构引入BDD电极表面，构建基于纳米结构BDD电极的快速检测有机磷农药残留的方法。具体成果包括：一方面，以聚苯乙烯纳米球为模板，利用化学生长法及除去模板法制备一维纳米多孔Au/BDD电极，建立基于纳米多孔Au/BDD的乙酰胆碱酯酶传感器，成功用于有机磷农药马拉硫磷的快速检测研究。另一方面，以预沉积的Au纳米点为掩膜，采用微波等离子刻蚀技术，制备了纳米柱BDD电极，成功用于乙酰胆碱酯酶传感器的制备和有机磷农药甲胺磷的检测。在该项目的支持下，将研究扩展到了制备基于碳纳米材料（炭气凝胶、碳球、多孔碳）和金属纳米粒子（金纳米粒子和铂纳米粒子）的复合材料构建酶传感器，用于有机磷农药的检测研究，达到提高检测灵敏度、降低检出限以及可接受的重复性和稳定性的效果。本项目的研究为食品安全检测快速化、微型化的实现提供有力支持。同时也构建了其它纳米电化学传感器用于DNA检测、甲醇氧化等的研究，拓宽了功能纳米材料的应用领域。