分子印迹聚合物敏感膜电位型传感器检测海水中有机磷农药污染物

本项目首次对聚合物敏感膜电位型传感器在强电解质条件下检测电中性有机磷农药分子进行系统研究，深入探讨在海水基体条件下以分子印迹聚合物电极膜为分子识别元件实现对有机磷分子的高选择性分离富集方法以及电极膜对指示离子的高灵敏电位响应机理。通过选择合适的功能单体及交联剂，优化聚合反应实验条件，提高分子印迹聚合物对有机磷农药分子识别的特异性；优化聚合物电极膜的组分，实现最佳的分离富集效果，消除海水基体效应及复杂成分的干扰；合成与待测有机磷分子具有相似的分子结构和键合位点的有机离子为指示离子，实现对电中性有机分子的间接电位测定，首次开发出一类能够快速检测海水中电中性有机磷农药分子的新型电位型传感器。本项目在提高传感器对海水中痕量有机磷农药响应的灵敏度和选择性等方面具有重要的理论和方法上的创新，为及时高效地开展海洋和海岸带环境监测及评价提供重要的技术手段，为满足国家在水环境监测领域的重大需求做出贡献。

本项目对分子印迹聚合物膜离子选择性电极在海水强电解质干扰条件下检测有机磷农药进行了系统研究，在以下方面取得进展：通过选择合适单体，优化单体配比，合成出了对于有机磷农药具有良好选择性的规整粒径分子印迹聚合物，采用稳态键合法对印迹效率进行了评价；构建了以分子印迹聚合物为离子载体的离子选择性电极，考察了几种与待测有机磷农药具有相类似结构的指示离子对于电位检测农药分子的影响，筛选出了用于有机磷农药电位检测的适宜指示离子，在此基础上实现了有机磷农药毒死蜱间接电位检测；为了消除电位检测时海水基体效应的影响，采用无离子交换性质的分子印迹聚合物敏感膜同时结合计时电位检测法，通过优化聚合物电极膜的组成、计时电位检测条件，建立了电极的电位响应与有机磷农药浓度的定量关系，采用标准加入法实现了海水样品中有机磷农药毒死蜱的计时电位检测；为了简化操作过程，提高离子选择性电极电位检测电中性有机分子的通用性，开发了基于表面分子印迹技术的电位型传感器，采用常见无机离子作为指示离子，实现了对电中性有机污染物的高灵敏电位检测，极大地提高了电位检测电中性有机分子的通用性；为了验证方法在实际海水检测中的实用性，以分子印迹聚合物为高选择性吸附剂，采用固相萃取技术，实现了对海水中多环芳烃荧蒽的高效分离富集，并以碳纳米管修饰电极为传感器敏感元件，实现了对海水中荧蒽的高灵敏电位检测；基于某些污染物分子具有直接电位响应的特性，通过将分子印迹聚合物的高选择性与离子选择性电极的高灵敏度相结合，实现了对多种有机、无机污染物的高选择性、高灵敏直接电位检测；为进一步提高离子选择性电极在海水高干扰背景条件下检测的选择性和灵敏度，开发了非对称聚合物离子选择性膜，即将亲脂性的离子交换剂直接涂于聚合物膜表面而不是均匀溶于聚合物膜内部，有效消除了电极膜表面主离子向膜内部的扩散，同时采用旋转电极技术，显著降低了水相扩散层厚度，实现了海水基体中离子超灵敏电位检测。在此基础上,发展了非对称性纳米分子印迹聚合物膜离子选择性电极，合成出了具有高键合容量的纳米印迹颗粒，并首次将其应用到离子选择性电极上，实现了有机污染物的高灵敏、高选择性电位检测。已在《德国应用化学》、《美国分析化学》等SCI期刊发表论文(含已录用)7篇，待发表SCI论文3篇，申请发明专利3项；培养4名硕士生，4名博士生；项目负责人参加国际会议2次、国内会议2次，并做邀请报告2次。