功能离子液体厚膜电极用于阿特拉津快速检测的关键科学问题研究

Atrazine is a widely used herbicide, and it is also the herbicide which can be most easily found in the water ecosystem. However, the research results show that it is harmful to human being. Electroanalysis is fast and very simple, but the hydrophobic atrazine is difficult to be dissolved in the water, and furthermore, its reduction potential is close to that of hydrogen ion in the solution. Therefore, it is difficult to electrochemically detect atrazine in water. Ionic liquid is a kind of novel green organic solvent. In this project, we are going to investigate: 1) the selective preconcentration of atrazine in the different kinds of ionic liquid; 2) the electrochemical properties of atrazine in the different kinds of ionic liquid, in order to setup a task-specific ionic liquid thick film electrode. In this electrode, the ionic liquid, which functions the binder, can preconcentrate atrazine and also remove the interference of hydrogen for the fast and sensitive detection of atrazine. According to our knowledge, there is no such reports in the literatures up to now. Meanwhile, this approach can also be employed to the detection of other hydrophobic pesticides and organic molecules, which is very useful.

阿特拉津是一种大量使用的除草剂，也是水生态系统中最广泛分布的农药之一，研究表明其对人类具有危害。电化学检测具有快速简便的优点，是农药筛查的有力手段。阿特拉津具有亲脂性，同时，其还原电位接近水溶液中氢离子的还原电位，因此在水溶液中对其进行电化学检测较为困难。离子液体是一类新型的绿色有机溶剂，项目计划通过研究1）阿特拉津在各种功能离子液体中特异富集性能；2）阿特拉津在不同种类离子液体中的电化学特性，以最终构建基于离子液体的厚膜电极，创新性地利用厚膜电极中充当粘结剂的离子液体，将亲脂性的阿特拉津选择性地富集至电极表面；之后，进一步利用离子液体的作用，消除由于水溶液中氢离子还原带来的干扰背景信号，实现阿特拉津的高灵敏检测。这一研究为农药残留的快速检测提供了新手段。文献研究表明，目前国内外还没有相类似科学思路的研究报道。这一检测思想也可拓展到其他脂溶性农药和有机分子的电化学检测中，具有广阔应用前景。

农药对于提高农产品产量具有十分重要的意义，但是，农药残留对人体的健康和环境也会有一定的危害。电化学检测方法具有快速简便的优点，是农药筛查的有力手段。课题在现有的电化学检测方法的基础上，针对其还存在的一些不足与缺陷，主要进行了以下几方面的研究并取得了一定的成果。1）研究了基于酶抑制法的农药电化学检测技术，在国内率先报道了利用银电极对酶促反应产物硫代胆碱进行检测，克服了常用电极，如铂电极、金电极等用于硫代胆碱检测时存在的检测电位高、电极容易钝化等缺陷，并实现了酶促反应的实时电化学检测。2）提出并研究了基于功能离子液体的电化学电极，实现了溶液中农药的电极直接富集，将富集和检测功能融为一体，简化了检测过程，提高了检测灵敏度。3）研究了厚膜电化学电极的制作工艺，并将其应用于农药残留检测，在后续的实际应用中，有望大大降低电化学检测的成本。4）研究了磷硫键类有机磷农药检测，克服了磷硫类农药残留检测中可能存在的假阴性缺陷。5）在完成上述研究任务的基础上，进一步拓展研究了功能电化学厚膜电极、柔性电化学电极等内容，并将其应用于相关的检测技术，取得了一些较好的结果。课题所研究的这些技术均已完成了实验室的工作，进一步研究改善后将会有实际应用价值。课题组也已经发表多篇学术论文并申请了相关的发明专利。