[发明专利]一种基于有机磷水解酶的光电传感器及其在农残检测中的应用

说明书

本发明属于农残检测、光电化学传感领域，公开了一种基于有机磷水解酶的光电传感器及其在农残检测中的应用。本发明具体公开了一种制备锰掺杂硫化镉/二氧化钛光电复合材料修饰电极的方法和基于该光电复合材料的有机磷水解酶光电化学传感器的制备及其在农残检测中的应用。本发明所述的有机磷水解酶光电化学传感器具有设备简单、经济实用、操作简单、灵敏度高的优点。

技术领域

本发明属于农残检测、光电化学传感领域，具体涉及一种基于有机磷水解酶的光电传感器及其在农残检测中的应用。

背景技术

有机磷农药作为一种高效的杀虫剂被广泛应用，但是由于不当使用或者过度滥用，使得农药的残留问题对人体、食品、环境造成了严重的影响。因此，发展一种简便、快速、灵敏、可靠的农药残留的检测方法是非常重要的。

相比于设备昂贵，样品前处理麻烦且不能实现在线检测的传统气相色谱法、高效液相色谱法或色/质-联用等方法，近年来，基于酶抑制体系的电化学传感器应用于农药的检测发展十分迅速。但是，由于酶抑制反应所需时间长，限制了这种传感器在农残快检领域的发展。为了克服这一缺点，本发明制备的基于有机磷水解酶的光电化学生物传感器能够满足快速、高灵敏检测有机磷农药的要求。

光电化学生物传感器因其前处理简单、背景信号低、电流信号稳定、检出限低和灵敏度高的优点，近年来在电化学检测领域受到广泛关注。无机材料（如TiO₂，CdS等半导体纳米粒子）、有机材料（如卟啉类）及高分子导电聚合物都可以作为光敏剂。由于复合材料比单一材料具有更高的光电转换效率，所以复合材料经常被用于光致电化学分析系统。本发明将新型锰掺杂硫化镉/二氧化钛光电复合材料修饰电极，构建有机磷水解酶光电化学传感器从而实现对有机磷高灵敏检测。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于：

第一，提供一种新型锰掺杂硫化镉/二氧化钛复合材料修饰电极及制备方法；

第二，提供一种基于锰掺杂硫化镉/二氧化钛复合材料的有机磷水解酶光电化学传感器的制备方法；

第三，提供基于上述光电化学传感器在农残检测中的应用。

为了实现上述诸多发明目的，本发明采取如下技术措施：

首先，制备一种锰掺杂硫化镉/二氧化钛复合材料修饰电极，其方法包括以下步骤：

A、将ITO电极依次在丙酮、1 mol/L NaOH二次水/乙醇(1:1, v/v)、二次水中超声清洗10 min，然后放置到干燥箱中90 °C干燥12 h。接着，将6 mg TiO₂粉末超声分散在6 mL 二次蒸馏水，得1.0 mg/mL TiO₂混合溶液。取20 μL上述混合溶液滴加到ITO电极表面，室温晾干后，将该电极放在450℃干燥箱中加热30 min。加热停止后，自然冷却到室温。得到TiO₂修饰的ITO电极，即TiO₂/ITO修饰电极。

B、将步骤A制备的TiO₂/ITO电极在0.12 mol/L Cd(NO₃)₂和0.1 mol/L Mn(Ac)₂的甲醇溶液中浸泡1min。用甲醇清洗电极表面，再浸泡到0.1 mol/L Na₂S甲醇/二次水(1:1,v/v)中1min，用甲醇清洗电极表面。上述操作再重复4次。得到CdS:Mn/TiO₂/ITO修饰电极。

然后，制备一种基于锰掺杂硫化镉/二氧化钛复合材料的有机磷水解酶光电化学传感器，其方法包括以下步骤：