基于氧化石墨烯的共轭纳米颗粒在食品材料中铜离子和毒死蜱光学传感的应用研究

本综述系统探讨了氧化石墨烯（GO）与有机分子共轭形成的纳米复合材料（1）在光学传感领域的创新应用。通过荧光（Fluorescence）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等多维度表征，证实该材料对铜离子（Cu2+）和毒死蜱（Chlorpyrifos）具有高灵敏度与选择性检测能力，为食品安全监测提供了新型快速响应传感器平台。

　　

Chemicals

石墨片（Sigma）、硝酸银（AgNO₃）、硫酸（H₂SO₄, 98%）、磷酸（H₃PO₄, 85%）、高锰酸钾（KMnO₄, 99.9%）、过氧化氢（H₂O₂, 30%）、蒸馏水、乙醇及巴比妥酸均购自Loba Chemie PVT. LTD。所有溶液均采用去离子（DI）水配制。使用仪器包括紫外（UV）光谱、傅里叶变换红外（FT-IR）光谱、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X射线衍射（XRD）和荧光光谱仪。

SEM (scanning electron microscopy)

对与有机分子（巴比妥酸）共轭的氧化石墨烯（GO）纳米复合材料（1）进行扫描电子显微镜（SEM）分析，揭示了其表面结构和形态特征。该复合材料保留了原始GO的层状、片状结构和褶皱表面，但有机分子的共轭明显导致形态变化。SEM图像（图1）显示表面更粗糙、更不规则，出现聚集或纳米颗粒附着现象，表明有机分子成功锚定在GO片层上。表面纹理的变化进一步证实了共轭反应的发生，可能源于官能团的引入或分子间相互作用。

Fluorescence studies of 1 with various pesticides

为评估传感器（1）在实际应用中的潜力，向化合物（1）溶液中添加多种含磷农药（如毒死蜱CHL、二乙基氰磷酸酯DCP、二乙基氯磷酸酯DChP、二乙基甲基磷酸酯DMP和马拉硫磷），并测定荧光响应。荧光光谱分析（图7a）显示，加入毒死蜱后，（1）的荧光强度显著增强，且呈现浓度依赖性，而其他农药仅引起微弱响应。这一结果突显了（1）对毒死蜱的高选择性，可能源于其磷酸酯基团与复合材料中银纳米颗粒的特异性相互作用。毒死蜱的检测限低至纳摩尔级别，证实了（1）作为高灵敏度光学传感器的潜力。

Stability studies of compound 1

为研究化合物（1）的稳定性，分别在20天和100天后测定其吸光度和荧光光谱（图9）。结果显示光谱无明显变化，表明（1）在长时间内保持稳定，适用于实际传感应用。

Conclusion

本研究成功合成了基于氧化石墨烯、银纳米颗粒与巴比妥酸共轭的化合物（1），并通过SEM、XRD、荧光、UV-Vis和IR光谱表征其光学传感能力。SEM分析证实了层状 morphology 中功能组分的均匀分布，表明共轭过程有效；XRD图谱显示出典型的GO和银纳米颗粒特征峰；光谱研究表明（1）可通过荧光增强或淬灭机制高选择性检测铜离子和毒死蜱。该复合材料在食品安全和环境监测领域展现出快速响应、高稳定性和卓越灵敏度的优势。