[發(fā)明專利]一種用于檢測甲基對硫磷的電化學(xué)晶體管傳感器及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202011067252.8
• 申請日: 2020-10-05
• 公開（公告）號: CN112229890A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常鋼;陶甜;王凱;何云斌
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號: G01N27/414
• 分類號: G01N27/414;G01N27/49
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張秋燕

本發(fā)明涉及一種甲基對硫磷的電化學(xué)晶體管傳感器，包括源極和漏極、柵極；源極和漏極均設(shè)置在鉻層和金層上，金層重疊于鉻層上方，所述源極和漏極之間的溝道為利用濕法轉(zhuǎn)移的化學(xué)氣相沉積生長的單層石墨烯；柵極是循環(huán)伏安法電沉積氧化鋯和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料的玻碳電極。本發(fā)明通過穩(wěn)定的循環(huán)伏安法電沉積功能化柵極構(gòu)建石墨烯電化學(xué)晶體管來檢測甲基對硫磷的方法，實(shí)現(xiàn)對甲基對硫磷的富集和檢測，具有超低檢測限，極寬檢測范圍，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種新的甲基對硫磷檢測方法，具體是利用基于氧化鋯/還原氧化石墨烯復(fù)合納米材料功能化柵極的石墨烯電化學(xué)晶體管傳感器對有機(jī)磷農(nóng)藥實(shí)現(xiàn)超靈敏檢測。

背景技術(shù)

甲基對硫磷由于毒性強(qiáng)，是一種廣泛應(yīng)用的有機(jī)磷農(nóng)藥和神經(jīng)毒劑。然而，大量使用含磷農(nóng)藥已經(jīng)嚴(yán)重污染了食物、水、大氣和土壤，最終對人類健康造成了極大的危害。農(nóng)藥的檢測與管理日益受到人們的關(guān)注。近年來，開發(fā)了大量的農(nóng)藥殘留分析方法，如拉曼光譜法、氣相色譜-質(zhì)譜法、高效液相色譜法和化學(xué)發(fā)光法。這些方法對甲基對硫磷的檢測具有較好的靈敏度和選擇性，但在實(shí)際應(yīng)用中存在著酶容易失活、預(yù)處理過程復(fù)雜、大型分析設(shè)備不可攜帶等方面的局限性。與上述方法不同，電化學(xué)分析法由于穩(wěn)定性好、操作簡單、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有吸引力的方法，但其較高的檢測限和較窄的檢檢范圍難以滿足實(shí)際應(yīng)用。因此，開發(fā)一種高靈敏度、便攜性、無酶的有機(jī)磷農(nóng)藥檢測平臺仍是一個(gè)迫切的挑戰(zhàn)。近年來，電化學(xué)晶體管因其放大效應(yīng)而表現(xiàn)出良好的靈敏度。

現(xiàn)有技術(shù)CN107907580A、CN108593747A中，雖然分別制備了有機(jī)磷農(nóng)藥的晶體管傳感器、葡萄糖的晶體管傳感器，但分別具有以下缺陷：現(xiàn)有的有機(jī)磷農(nóng)藥傳感器中將催化材料修飾在晶體管溝道上，發(fā)生在溝道上的電化學(xué)反應(yīng)對電流的直接影響未能得到晶體管進(jìn)一步效果放大，從而導(dǎo)致了較低的靈敏度，且在單層石墨烯溝道上進(jìn)行修飾對溝道質(zhì)量要求較高，使得實(shí)驗(yàn)更為復(fù)雜和昂貴；現(xiàn)有的葡萄糖傳感器在玻碳電極上采用恒壓恒流電沉積，要求了更高的沉積電壓，產(chǎn)生的大量氣泡會(huì)導(dǎo)致樣品的不均勻，且沉積樣品過厚，易剝落，導(dǎo)致其穩(wěn)定性較差，樣品的堆疊也會(huì)影響器件的導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種通過穩(wěn)定的循環(huán)伏安法電沉積功能化柵極構(gòu)建石墨烯電化學(xué)晶體管來檢測甲基對硫磷的方法，實(shí)現(xiàn)對甲基對硫磷的富集和檢測，具有超低檢測限，極寬檢測范圍，穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。

本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為：

一種甲基對硫磷的電化學(xué)晶體管傳感器，包括源極和漏極、柵極；源極和漏極均設(shè)置在鉻層和金層上，金層重疊于鉻層上方，所述源極和漏極之間的溝道為利用濕法轉(zhuǎn)移的化學(xué)氣相沉積生長的單層石墨烯；柵極是循環(huán)伏安法電沉積氧化鋯和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料的玻碳電極。

上述甲基對硫磷的電化學(xué)晶體管傳感器的制備方法，它的主要步驟如下：

第一步，在基底上鍍上鉻層和金層，金層重疊于鉻層上方，作為電化學(xué)晶體管傳感器的電極，分別選定源極、漏極；

第二步，采用濕法轉(zhuǎn)移將單層石墨烯轉(zhuǎn)移到第一步所得電化學(xué)晶體管傳感器的源極、漏極之間作為溝道；

第三步，通過循環(huán)伏安法在玻碳電極上電沉積氧化鋯和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料，第二步所述源極、漏極和溝道共同作為組合，即為檢測甲基對硫磷的電化學(xué)晶體管傳感器。

按上述方案，在玻碳電極上采用循環(huán)伏安法電沉積氧化鋯和還原氧化石墨烯納米復(fù)合材料的方法為：

1)將氧化石墨烯溶液與Nafion溶液混勻，滴涂到玻碳電極表面晾干；其中，氧化石墨烯溶液的濃度為0.1-0.5mg/mL，Nafion溶液與氧化石墨烯溶液的體積比為(1-3)：100；

2)配制氧氯化鋯和氯化鉀的混合溶液作為電沉積前驅(qū)體溶液；其中，電沉積前驅(qū)體溶液中，氧氯化鋯的濃度為3-7mM，氯化鉀的濃度為0.05-0.2M；