文献综述
农药和化肥在农业生产中发挥着重要作用,但它们的过量使用引发了食品安全和环境污染等问题,严重威胁人类健康。农药在农业生产中以消除农作物病害而被广泛使用,但其在环境、水、农作物、食品中的残留危害着人类的身体健康,引发了严重的生态、环境、食品安全等问题。作为在实际生活中被应用最为广泛的农药种类,有机磷农药一旦进入人体,就会产生胆碱酯酶活性受抑制的副作用,导致神经突触上底物乙酰胆碱的大量累积,进而破坏神经冲动的正常传导,严重时甚至致死,对人类健康造成极大威胁。水合肼是一种应用广泛的小分子化学物质,在工业生产中主要被用作于化学防腐剂以及还原剂;在农业方面也可用作于农作物的杀虫剂,此外,由于其氧化过程中伴随着大量的热量释放,水合肼也被用作于火箭的燃料。水合肼同时也是一类剧毒性化学物质,其在生产、运输、使用以及残余物的处理方面引起了人们的广泛关注,研究结果表明,人体即使少量地接触水合肼,也会导致神经系统或皮肤的相关疾病,因此,建立一种针对农药和水合肼的精确、快速的检验方法成为目前科学研究和实际应用过程中的当务之急。
农药的传统检测技术包括酶抑制法、色谱法和免疫分析检测法,这些方法在实际样品检测中容易受到精密仪器设备的限制,使得检测费用昂贵、检测时间较长、检测步骤繁多,而且容易受其他成分的干扰,因而限制了方法的实际应用。因此,设计并建立分析快速、操作简单且使用成本低廉的农药检测新方法,对于保障人类生命健康、环境农副产品安全和公共卫生安全具有十分迫切的实际需求。传统的水合肼的检测方法主要包括滴定法、色谱法等,但是由于在检测过程中存在着操作复杂、成本较高等诸多问题,有关水合肼电化学检测方法越来越受到人们的广泛关注。水合肼的电化学检测方法检测方便、结果准确、灵敏度高,但是其检测过程中存在着高过电位问题一直是其实际应用的瓶颈因素,因此,选择合适的电催化材料成为解决这一问题的关键。贵金属如铂、金、钯、银等电催化活性高,但是其高昂的价格以及稀缺的储量阻碍了其得到进一步的应用,所以开发一种廉价、稳
定、高活性的电催化材料成为这方面研究的主要趋势。
在众多的分析方法中, 可以发现,电化学分析技术应用于农药残留和水合肼检测的研究也在逐日增多。电化学分析方法具有操作简便、灵敏度高及检测成本低等优点。电化学分析技术是当代仪器分析手段的重要分支之一,近年来,其在分析领域中的优异表现显示了该技术的可靠性和实用性。电化学传感器是 一种由感应元件和换能器组成的,基于待测物的电化学性质,对目标物进行检测的分析系统。作为分析检测领域重要的技术,电化学传感器具有操作简便、价格低廉、选择性高、分析速度快、可进行在线分析等传统分析方法不可比拟的优势,已经在环境检测、食品工业、生物医学研究、发酵工业生产,等领域得到了高度的关注和广泛的应用。本论文针对电化学传感器研究和环境分析检测中的一些关键问题,即如何合成形貌可控的草酸盐电极材料,如何快速、灵敏地检测农药、水合肼等环境污染物,通过变换不同的材料、改变搅拌时间、选用不同的溶剂制备出了一系列新型的草酸盐电极材料,并将其应用于环境分析检测中。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(IR)、电化学工作站(CHI660e)等其他技术手段,详细研究了构建的草酸盐电极材料的结构、性质及其检测性能,用来特定检测环境中常见污染物,研究其线性范围、检测限、灵敏度、稳定性和抗干扰能力。
本实验通过在不同体积比(即3:1,1:1,1:3)下将乙二醇(EG)和蒸馏水(DI)混合来制备混合溶剂加入等摩尔的H2C2O4·2H2O (Na2C2O4)和MnSO4·H2O (CoC2O4·2H2O、Co0.77·Mn0.23·C2O4·2H2O) 搅拌均匀,形成乳白色的悬浮液,将所得溶液水洗、乙醇洗后离心干燥,通过扫描电镜(SEM)和高分辨率透射电镜(TEM)观察各类草酸盐的形貌,通过粉末X射线衍射(XRD)进行结晶学表征,通过傅里叶变换红外光谱(IR)获得配合物的红外吸收光谱,通过循环伏安法,利用传统三电极系统,将草酸盐电极材料作为工作电极,铂丝作为辅助电极,参比电极则用Ag/AgCl电极,使用电化学工作站对农药、水合肼进行检测,从而获得检测限、线性范围、灵敏度等参数。
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