基于新型（类）金属-有机框架纳米结构的电化学传感界面的构建及其在农药残留检测中的应用研究

Pesticides contribute positively to agricultural development. However, extensive use of pesticides for pest control has raised serious public concern regarding the healthy and environment safety. Hence, it is very important to develop rapid, effective and credible pesticide-residual analytical methods for public health and economical development. The construction of interface is one key factor which influences sensitivity and stability of sensing analytical signals. Based on our previous work and extensive literature study, we proposed that the covalently modified SWNT with aromatic carboxylate or rigidly planar conjuated fragment with good conductivity acting as organic linker, the transition metal ions acting as nodes，were used to synthese the novel eletrochemical sensing interface based on metal-organic framework with selectively recognition and signal enchancing effect. By tuning interface property, it is possible to improve the effiency of molecular recognition and the responsibility of weak signal. The goal of the project is to seek novel efficient eletrochemical sensing interface materials and to lay the theoretical and technical foundations of pesticide-residual detection.

农药在为农业生产提供保障的同时其残留物也对环境和人类健康造成危害，因此，发展具有高灵敏度、高稳定性且对农药及其代谢物有特异性响应的检测技术对国民健康和经济发展无疑具有重要意义。界面构建是影响传感分析信号灵敏度和稳定性的关键因素。基于前期（类）金属-有机框架作为固相萃取剂检测有机磷农药的工作基础和广泛的文献调研，我们提出以芳香羧基共价修饰的准一维单壁碳纳米管或具有良好导体特性的刚性平面共扼结构单元为有机连接体，与过渡金属离子配位，构建对农药分子具有选择性识别作用和信号放大功能的基于（类）金属-有机框架纳米结构的新型电化学传感界面。通过调控界面性质，提高界面分子识别效率和对微弱识别信号的响应能力。同时增加理论预见性，逐步实现具有良好功能特性的新型电化学传感界面的半定向和定向合成，为进一步"裁剪"出性能优良的新型电化学传感界面提供可靠的理论和技术支撑。

农药在为农业生产提供保障的同时其残留物也对环境和人类健康造成危害。因此，发展具有高灵敏度、高稳定性且对农药及其代谢物有特异性响应的检测技术对国民健康和经济发展无疑具有重要意义。界面构建是影响传感分析信号灵敏度和稳定性的关键因素。我们采用电化学和荧光光谱技术，实现了固相萃取剂或荧光功能界面与有机磷农药的分子识别过程的实时和动态跟踪监测，获得农药与固相萃取剂或荧光功能界面的分子识别规律、动力学数据，发展了特异性强、敏感性高的农药筛选与检测新技术。利用芳香羧基共价修饰的准一维单壁碳纳米管或具有刚性平面共扼结构单元为有机连接体与过渡金属离子配位构筑MOF，基于MOF具有较高的比表面积和微孔孔道、MOF与农药分子之间的氢键和π···π弱作用力的协同效应，成功构建两种对农药分子具有选择性识别作用和信号放大功能的新型电化学传感界面。基于光致电子转移机理（photo-induced electron-transfer, PET），首次实现MOF荧光探针对农药分子的选择性响应识别。该荧光探针可以定量、可视化通过荧光淬灭实现对农药分子的检测。基于能量共振转移原理(Fluorescence Resonance Energy Transfer, FRET)，实现首例稀土MOF对农药分子的选择性识别，并表现出优异的抗干扰性和循环性，丰富和完善了稀土MOF与农药之间的特异性分子识别研究策略。通过调控界面性质，提高了界面分子识别效率和对微弱识别信号的响应能力。同时增加了理论预见性，为逐步实现具有良好功能特性的新型电化学和荧光传感界面的半定向和定向合成奠定了一定的理论基础。