基于金纳米颗粒/聚吡咯/羧基化碳纳米管修饰电极的快速扫描循环伏安法检测食品中甲基对硫磷残留

为解决有机磷农药残留检测难题，研究人员开发了基于AuNPs/PPy/HOOC-MWCNTs/GCE修饰电极的快速扫描循环伏安法(CV)，实现了甲基对硫磷(MP)在0.10-20.0 μM范围内的线性检测（检出限5.0 nM）。该方法通过协同增强电极界面活性，显著提升MP电化学还原信号的可逆性，为食品与环境安全监测提供高效新策略。

　　

研究背景
有机磷农药(OPs)在农业生产中的广泛使用带来了严重的残留问题，其中甲基对硫磷(MP)因其高毒性备受关注。传统检测方法如色谱法和光谱法虽可靠，但存在设备昂贵、操作复杂等局限。电化学传感技术因其便携、高灵敏的特点成为研究热点，但现有酶基传感器易受环境干扰，而非酶传感器多依赖耗时脉冲伏安法。如何开发兼具快速响应与高稳定性的检测方法，成为食品安全领域亟待突破的瓶颈。

研究机构与方法
湖南大学的研究团队通过三步修饰法制备了AuNPs/PPy/HOOC-MWCNTs/GCE复合电极：先采用滴涂法负载羧基化多壁碳纳米管(HOOC-MWCNTs)，再电聚合聚吡咯(PPy)层，最后电沉积金纳米颗粒(AuNPs)。利用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等技术表征材料，在pH 6.5磷酸盐缓冲体系中，通过快速扫描循环伏安法(扫描速率达1 V/s)分析MP的氧化还原行为。

研究结果

1. 材料与电极表征
   SEM显示HOOC-MWCNTs呈现典型纳米管结构，PPy形成多孔网状基质，AuNPs均匀分散其中。EDX和XPS证实Au⁰和吡咯氮的成功引入，FT-IR显示羧基与PPy的氢键相互作用。

2. 电化学性能优化
   在0.1 M PBS中，修饰电极对MP的还原产物展现可逆氧化还原峰(E_pc=-0.42 V，E_pa=-0.38 V)，较裸GCE电流响应提升8倍。HOOC-MWCNTs提供高比表面积，PPy促进电子传输，AuNPs增加催化位点，三者协同使检测线性范围拓宽至20.0 μM。

3. 实际样本检测
   对蔬菜提取物和环境水样加标回收率在96.3%-104.5%之间，RSD<3.8%，验证了方法的可靠性。与HPLC对照结果偏差<5%，且抗抗坏血酸等常见干扰物能力强。

结论与意义
该研究首次将快速扫描CV技术应用于MP检测，通过纳米材料协同修饰策略，突破传统电化学传感器的灵敏度与速度限制。相比文献报道的DPV方法，新方法单次检测时间缩短至10秒，且无需酶修饰即可实现nM级检测。这种"三位一体"的电极设计理念为其他农药残留检测提供了普适性参考，尤其适合现场快速筛查。《Food Chemistry》刊发的这项成果，标志着食品安全监测向实时化、便携化迈进的重要一步。