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基于纳米材料化学修饰电极在农药检测中的应用进展

文档作者：王天鹤田宏商弘金田冬梅文档来源：沈阳师范大学化学化工学院		点击数：	更新时间： 2025年04月06日
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Chenmical Intermediate
138 当代化工研究 生物制药与研究 2016·07
基于纳米材料化学修饰电极在农药检测
中的应用进展
Ｏ 王天鹤 田宏 商弘金 田冬梅
(沈阳师范大学化学化工学院 辽宁 110034)
摘要：本文综述了基于纳米材料的几种化学修饰电极，包括碳纳米管类、石墨烯类、金属纳米粒子类、磁性纳米粒子类和纳米材料-聚合
物膜-酶复合修饰电极在农药检测领域的应用，并对未来发展进行了展望。
关键词：化学修饰电极；纳米材料；农药；检测
基金项目：沈阳师范大学重大孵化项目（批准号ZD201622）；沈阳师范大学创新训练项目甲类（批准号201510166105）
中图分类号：O69 文献标识码：A
Advances of chemical modified electrode based on nanomaterials
in the determination of pesticides
Wang Tianhe, Tian Hong, Shang Hongjin, Tian Dongmei
(College of Chemistry &amp;amp; Chemical Engineering, Shenyang Normal University, Liaoning, 110034)
Abstract：The application of chemical modified electrodes based on nanomaterials such as carbon nanotubes, grapheme, metal nanoparticles,
magnetic nanoparticles and nanomaterials-polymer film-enzyme for pesticide determination was reviewed, the prospect was also proposed.
Key Words：chemical modified electrodes；nanomaterials；pesticide；determination
一、引言
农药大致可分为除草剂、杀虫剂、杀菌剂三类，一般
具有以下几种毒性：神经毒性、遗传基因毒性、三致毒性和
免疫毒性等。近年来，农药的持续开发和大规模超量使用导
致由此产生的公众食品安全和生态环境事件频发，农药残留
检测成为当前广泛关注的问题。传统的农药检测主要有色谱
法、色谱/质谱联用技术、毛细管电泳、表面增强拉曼光谱
法、免疫分析法等。这些传统方法往往仪器昂贵、样品前处
理复杂、耗时长，难以推广使用。化学修饰电极法以其操作
简便、低成本、低功耗、高灵敏度和良好的重复性、稳定性
等优势广泛应用于各个分析检测领域。本文综述了基于纳米
材料的化学修饰电极在农药检测领域的应用及前景展望。
二、基于纳米材料的化学修饰电极在农药检测中的应用
纳米材料是指三维空间中至少有一维处于纳米尺度(1
～100nm)范围内的材料，也包括由它们作为基本单元组装
而成的结构材料，可以是金属、氧化物、无机化合物或有机
化合物等，因其具有比表面积大、表面活性位点增加、催化
效率高、吸附能力强、表面活性高等特点，可以大大提高化
学修饰电极的灵敏度、稳定性、选择性和再现性，改善电化
学传感器的各方面性能并放大信号，因而近年来被广泛应用
于各种分析检测领域。本文对碳纳米管、石墨烯、金属纳米
粒子、磁性纳米粒子等几类纳米材料制备的化学修饰电极在
农药检测领域的应用进行综述。
1.碳纳米管化学修饰电极
碳纳米管又称巴基管，属于富勒碳系，是一种纳米
尺度的具有完整分子结构的新型碳材料，有单壁和多壁之
分。碳纳米管具有独特的金属或半导体导电性、较大的比
表面积、良好的机械强度、良好的吸附能力和传导电子的
能力，可用于化学修饰电极来检测农药残留。Sundari等用
碳纳米管修饰电极对拟除虫菊酯的和有机氯农药的检测在
0.01～5×10-4µg·L-1范围内呈现良好的线性范围，用循
环伏安法能灵敏地测出农药的含量。Huang等制备了Pd/
MWCNTs化学修饰电极测定甲基对硫磷，信噪比为3:1时检
测限0.05µg·mL-1。Musameh等制备了MWCNTs/GC修
饰电极检测有机磷，循环伏安图显示该修饰电极在0.17V的
峰电流是普通玻碳电极的3倍，峰电流与浓度的相关系数为
0.99，大大提高了灵敏度。
2.石墨烯化学修饰电极
石墨烯即“单层石墨片”，是结构为sp2杂化碳原子形
成的类六元环苯单元并无限扩展的二维晶体材料，其巨大的
比表面积和超高的电子迁移率使其在电化学领域中有着诱人
的应用前景。Wu等制备的P3MT/NGE/GCE修饰电极对辛硫
磷的电催化效果良好，峰电流与浓度的线性相关系数为
0.999，可作为快速检测辛硫磷的方法。Xu等制备了PMG/
GNs–NF修饰电极，复合膜的存在增强了电极的稳定性以
及电子传输速率，拓宽了线性范围，使峰电流与浓度呈良好
的线性关系，相关系数达到0.999，该修饰电极对甲基对硫
磷具有独特的吸附性。Liu等用铂纳米颗粒和石墨烯制备的
修饰电极提高了电化学还原效率，用于检测毒死蜱时浓度和
峰电流的线性关系达到0.997，有效地提高了灵敏度，达到
良好的检测效果。
3.金属纳米粒子化学修饰电极
金属纳米粒子，特别是金纳米粒子(AuNPs)的比表面积
高，表面能高，广泛应用于电化学传感器的构建中。Wang
等研究了Zr O 2/ A u纳米传感器电极，对农药对硫磷分子
显示出强大的亲和力和选择性，检出限为3ng·mL-1。
Kumarave等采用Nafion/nanoTiO2/GCE作为传感器电极对吡
虫啉进行检测，最低检出限为0.25µmol·L-1，还原电位降
万方数据
生物制药与研究 Chenmical Intermediate 139
2016·07 当代化工研究
低的幅度明显大于其他文献的相应结果。
4.磁性纳米粒子化学修饰电极。
近年来，磁性纳米粒子及其复合材料也是纳米材料的
研究热点之一。磁性纳米粒子不仅比表面积大，还有超顺磁
性以及易与其它材料复合从而易功能化的特性，这两方面的
特性能够更好地增强传感器和化学修饰电极的灵敏度和稳定
性，使其成为分析检测的理想材料。Dong等在检测氨基甲
酸酯农药时，采用的磁性纳米粒子Fe/Au中的共价键增强了
电催化效果，峰电流与浓度的线性相关系数为0.9976，呈现
了较高的灵敏度和较宽的检测范围。
5.纳米材料-聚合物膜-酶复合修饰电极。
多壁碳纳米管和导电聚合物在电极表面的修饰，不仅
为酶分子的固定提供了优质的修饰平台，而且促进了电子
在酶活性位点和电极之间的迁移；同时导电聚合物和生物
酶通过发生交联作用使酶在电极表面的固载更加牢固、稳
定。杜平构建了碳纳米管/聚4-(2,5-二噻吩-1-吡咯)苯胺/
乙酰胆碱酯酶电化学传感器，对有机磷检测的线性范围为
3.00ng·mL-1~90.00ng·mL-1，最低检测限1.00ng·mL-1
(S/N=3)，方法简便、准确、快速、样品预处理简单。苗向
阳等构建了基于界面法合成的金-乙酰胆碱酯酶纳米复合膜
电极用于实际样品中甲胺磷的检测，线性范围为0.005~5，
5~100μg·mL-1，检出限为0.0011μg·mL-1，并显示出
良好的稳定性与重现性。
三、结束语
由于纳米材料不同于传统材料的独特性质，显著改善了
电极的各方面性能，使其在电化学修饰电极的构建和各领域
分析检测的应用中发挥了重要作用。从目前的研究趋势可以
看出，构建准确、高效、便捷的基于纳米材料的化学修饰电
极分析技术将是农药残留检测的重要发展方向。
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【作者简介】王天鹤（1992～），女，沈阳师范大学化学化工学院，研究方向：分析化学专业。田宏（1991～），男，沈阳师范大学
化学化工学院，研究方向：分析化学专业。商弘金（1994～），男，沈阳师范大学化学化工学院，研究方向：化学（师范）专业。田冬
梅（1973～），女，沈阳师范大学化学化工学院，研究方向：电分析化学研究。

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