一种复合柔性导电水凝胶、其制备方法及应用

本发明属于农药检测，具体涉及一种复合柔性导电水凝胶、其制备方法及应用。

背景技术：

1、在农业生产过程中，农药应用广泛，可有效防止杂草害虫，提高作物产量。但同时，农药也容易吸附在作物表面，并通过食物链进入人体，进而危害人类生命健康。莠去津(atz)是一种广泛使用的除草剂，由于其稳定的分子结构和抗氧化特性，使其在自然界中难以降解。atz可通过多种方法影响动物和人类健康，包括出生缺陷、免疫毒性、呕吐、认知障碍和内分泌紊乱，已被世界野生动物基金会列为环境激素的可疑物质，是人类的潜在致癌物。实现atz的快速、灵敏、准确检测，对保护环境、保障人民健康具有重要意义。

2、传统的农药残留检测技术包括质谱法、色谱法等，但这些方法一般需要昂贵的精密仪器，检测步骤繁琐、耗时长，因此，不适合现场即时分析，给食品安全监管部门对农产品产前、产中、产后的监督工作带来了许多不便。电化学分析法是一种快速、灵敏、准确的痕量分析方法，是atz快速检测的可能替代方法，因其低成本、高灵敏度和快速响应受到越来越多的关注。电化学传感器具有灵敏度高、体积小，操作方便、装配便捷、成本低等优点，在检测农产品和环境中的农药残留领域展现出巨大的应用前景。此前，已经在汞电极上进行了atz的电化学研究(talanta,62(2004):667-674)。汞电极的缺点是需要持续使用悬挂的汞滴，而且汞污染一直是一个不容被忽视的问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种复合柔性导电水凝胶，具体地，复合柔性导电水凝胶作为电极基底材料，能够制备所需形状的传感电极，而g-c3n4的掺杂和改性可提高电极对atz的信号响应，从而实现atz的灵敏、准确检测。

2、在本发明中，复合柔性导电水凝胶由如下方法制备而成：

3、将芳纶纳米纤维(anf)分散液和聚乙烯醇(pva)溶液混合，在60～98℃下搅拌均匀，获得anf/pva混合液；将anf/pva混合液与g-c3n4溶液混合均匀；然后浸没到kcl溶液中，浸泡，使溶剂充分交换，获得anf/pva/g-c3n4复合水凝胶，即复合柔性导电水凝胶。

4、在本发明中，anf分散液选自如下方法制备而成：

5、向koh溶液中加入anf固体；然后置于60～98℃油浴中搅拌，直至完全溶解；待反应体系从黄色纤维状转变为棕色溶液，获得anf溶液，即anf分散液。

6、在上述anf分散液的制备方法中，所制备的anf分散液的浓度选自1～5％，优选为2％。koh溶液的浓度选自1～3％，优选为2％。

7、在本发明中，anf分散液与pva溶液的质量比选自1:1～3:1，优选为1:1。

8、在本发明中，anf分散液的浓度选自1～5％，优选为2％。pva溶液的浓度选自8～15％，优选为10％。g-c3n4溶液的浓度选自1～3.5mg/ml，优选为3mg/ml。

9、在本发明中，anf/pva混合液与g-c3n4溶液的质量比选自1:1～5:1，优选为2:1。

10、在本发明中，kcl溶液的浓度选自0.5～2m，优选为1m。

11、在本发明中，浸泡时间选自12h及以上。

12、在本发明中，koh溶液、pva溶液和g-c3n4溶液选自以dmso为溶剂配制而成。

13、本发明提供了上述复合柔性导电水凝胶在atz检测中的应用。

14、在本发明中，g-c3n4由如下方法制备而成：

15、将尿素以3℃/min的速度升温至500℃，恒温反应2h；待反应冷却后取出反应产物，研磨，清洗，干燥，得到淡黄色的粉末，即g-c3n4。

16、本发明提供了g-c3n4在atz检测中的应用。具体地，在应用中，g-c3n4可提高电极对atz的信号响应，从而实现atz的灵敏、准确检测。

17、本发明提供了一种atz检测方法，步骤如下：

18、将待测样品溶解在0.1m pbs缓冲体系(ph＝4)中，形成待测液，然后以复合柔性导电水凝胶为工作电极，利用差分脉冲法(dpv)检测待测液中的dpv信号，将dpv信号代入线性关系方程，获得atz浓度。

19、在本发明中，所述线性关系方程可由如下方法获得：

20、选取不同浓度的atz溶液，加入到pbs(ph＝4)中，然后将复合柔性导电水凝胶作为电极插入含有atz的pbs体系中，通过电化学工作站直接检测，检测方法为差分脉冲法(dpv)，记录dpv信号，将dpv信号与atz各浓度的对数作图，获得线性关系方程。

21、上述atz溶液的各浓度可选自1.3ng/ml、500ng/ml、1μg/ml、500μg/ml、1mg/ml、2mg/ml。

22、本发明的有益效果为：

23、本发明制备了一种复合柔性导电水凝胶，并将其制备成所需形状的柔性传感电极，通过g-c3n4的掺杂，能够显著提高电极对atz的电化学响应，利用dpv法，实现了atz的可靠、灵敏检测。该方法检测过程简单、便携，不依赖大型昂贵仪器。

技术特征：

1.一种复合柔性导电水凝胶，其特征在于，由如下方法制备而成：

2.根据权利要求1所述的复合柔性导电水凝胶，其特征在于，所述anf分散液选自如下方法制备而成：

3.根据权利要求2所述的复合柔性导电水凝胶，其特征在于，koh溶液的浓度选自1～3％；所制备的anf分散液的浓度选自1～5％。

4.根据权利要求1所述的复合柔性导电水凝胶，其特征在于，anf分散液与pva溶液的质量比选自1:1～3:1；anf/pva混合液与g-c3n4溶液的质量比选自1:1～5:1。

5.根据权利要求1所述的复合柔性导电水凝胶，其特征在于，anf分散液的浓度选自1～5％；pva溶液的浓度选自8～15％；g-c3n4溶液的浓度选自1～3.5mg/ml；kcl溶液的浓度选自0.5～2m。

6.根据权利要求1所述的复合柔性导电水凝胶，其特征在于，g-c3n4由如下方法制备而成：

7.权利要求1～6任一项所述复合柔性导电水凝胶在atz检测中的应用。

8.一种atz检测方法，其特征在于，步骤如下：

9.根据权利要求8所述的atz检测方法，其特征在于，所述线性关系方程可由如下方法获得：

10.g-c3n4在提高电极对atz的信号响应中的应用。

技术总结
本发明公开了一种复合柔性导电水凝胶、其制备方法及应用，属于农药检测技术领域。本发明的复合柔性导电水凝胶由如下方法制备而成：将芳纶纳米纤维(ANF)分散液和聚乙烯醇(PVA)溶液混合，在60～98℃下搅拌均匀，获得ANF/PVA混合液；将ANF/PVA混合液与g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;溶液混合均匀；然后浸没到KCl溶液中，浸泡，使溶剂充分交换，获得ANF/PVA/g‑C<subgt;3</subgt;N<subgt;4</subgt;复合水凝胶，即复合柔性导电水凝胶。然后将该复合柔性导电水凝胶制备成所需形状的传感电极，通过差分脉冲法(DPV)检测莠去津(ATZ)，从而实现ATZ的可靠、灵敏以及准确检测。该方法具有灵敏度高，检测过程简单、便携，不依赖大型昂贵仪器等优点。

技术研发人员：刘晓娟,王钰莹,王玥,李峰
受保护的技术使用者：青岛农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15