基于2-氨基烟酰胺修饰玻碳电极的伏安参数优化及环境介质中 hazardous 2-硝基苯酚的高灵敏检测

本研究针对环境污染物2-硝基苯酚(2-NP)的高毒性问题，开发了一种基于2-氨基烟酰胺(2-AN)修饰玻碳电极(GC)的电化学传感器。通过循环伏安法(CV)和方波伏安法(SWV)优化参数，实现了9.9 nM-603 μM的宽线性范围及2.92 nM的超低检测限(LOD)，成功应用于实际水样检测，为环境监测提供了高灵敏度、低成本的分析工具。

　　

随着工业化进程加速，环境水体正面临日益严重的有机污染物威胁。其中，2-硝基苯酚(2-NP)作为典型的硝基酚类化合物，因其高毒性、致癌性和生物难降解性，被欧盟和美国环保署列为优先控制污染物。这类物质不仅存在于农药、炸药等工业废水中，还能通过迁移污染饮用水源，即使微量(60 ppb)也会产生异味并危害健康。传统检测方法如高效液相色谱(HPLC)和质谱虽准确，但存在设备昂贵、前处理复杂等缺陷。电化学传感技术因其操作简便、成本低廉成为研究热点，但现有修饰电极普遍存在灵敏度不足或线性范围窄的问题。

为解决这一技术瓶颈，研究人员开发了基于2-氨基烟酰胺(2-AN)修饰玻碳电极(GC)的新型传感器。通过电聚合技术将2-AN固定于电极表面，利用其π共轭结构和-NH₂/-CONH₂官能团增强对2-NP的富集能力。采用响应面法(RSM)系统优化方波伏安法(SWV)参数，结合扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征材料特性，最终实现对环境水样中2-NP的超灵敏检测。该成果发表于《Journal of Water Process Engineering》。

关键技术包括：1) 电聚合修饰电极制备；2) 循环伏安法(CV)表征电化学行为；3) 方波伏安法(SWV)参数优化；4) 响应面法(RSM)实验设计；5) 实际水样(自来水和河水)验证。

材料与方法
通过CV法在0.1 M H₂SO₄中完成2-AN的电聚合，确定5次沉积循环为最佳条件。SEM显示2-AN成功附着于GC表面，FTIR证实官能团保留。在Britton-Robinson(BR)缓冲液(pH 1.01)中，2-AN/GC电极对2-NP呈现显著还原峰，峰电流与浓度呈良好线性。

结果与讨论
SWV参数经RSM优化后，脉冲振幅、频率和电位步长分别确定为50 mV、25 Hz和10 mV。传感器展现两个线性范围(9.9 nM-52.5 μM和52.5–603 μM)，LOD低至2.92 nM，优于文献报道的Au-NPs@ZnO/CTSN/GC(0.45 μM)和COF/NH₂-CNTs/GCE(0.03 μM)。实际水样加标回收率97.1–103.6%，RSD<3.9%，证明方法可靠性。

结论
该研究创新性地利用2-AN的分子识别特性与GC电极的稳定性能，结合RSM参数优化策略，建立了高灵敏、宽检测范围的2-NP分析方法。其环境友好、操作简便的特点，特别适合基层监测站推广使用，为《水污染防治行动计划》的实施提供了有力的技术支撑。研究同时证实，含氮杂环化合物的π-π堆积和氢键作用可显著提升电化学传感性能，这一发现为其他酚类污染物的检测设计提供了新思路。