基于ZIF-8/WCNT電化學(xué)傳感器檢測(cè)呋喃西林在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的設(shè)計(jì)與探索

郭美潔，麻力文，樊運(yùn)康，秦建芳，張艷清，楊海英

運(yùn)城學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，山西 運(yùn)城 044000

習(xí)近平總書(shū)記2021年4月19日在清華大學(xué)考察時(shí)指出，要提升原始創(chuàng)新能力，擁有一大批創(chuàng)新型青年人才，是國(guó)家創(chuàng)新活力之所在，也是科技發(fā)展希望之所在。本科生要在完善理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，放眼于世界科研進(jìn)展，加深學(xué)科之間相互融合，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中積極進(jìn)取，鍛煉動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思維，促進(jìn)科研成果的轉(zhuǎn)化[1,2]。2018年教育部高等學(xué)?；瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)發(fā)布《化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，為培養(yǎng)能夠在化學(xué)及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域從事科學(xué)研究、教育教學(xué)等工作的化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)人才指明明確的方向[3,4]?；A(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本科生教學(xué)的重要部分，但是現(xiàn)階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在一些問(wèn)題，部分實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)大多局限于單一知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用，缺乏綜合性和完整性，不能實(shí)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)的綜合利用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方式不夠全面高效，不能滿足新時(shí)代教育改革背景下對(duì)高校人才的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，設(shè)計(jì)綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)，更新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有著十分重要的意義。

化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)科學(xué)探究型人才的重要途徑。習(xí)近平總書(shū)記曾指出“科技攻關(guān)要堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向”，把社會(huì)中存在的科學(xué)技術(shù)難題融入本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)更有深度，有利于培養(yǎng)社會(huì)所需要的科技人才[5]。本實(shí)驗(yàn)在嚴(yán)格遵守《化學(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)化學(xué)教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步拓展，指導(dǎo)本科生真正擁有創(chuàng)新能力，感悟創(chuàng)新對(duì)科學(xué)探索、世界發(fā)展的重要意義。本實(shí)驗(yàn)在分析化學(xué)和材料化學(xué)學(xué)科交叉融合的教學(xué)思路下，基于科學(xué)問(wèn)題為目標(biāo)導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)原則，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，探索分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，找出最合適的解決問(wèn)題的方法，拓展學(xué)生知識(shí)面，開(kāi)闊視野，構(gòu)建更加合理和多樣化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。

金屬有機(jī)框架材料(MOFs)是新型多孔晶體材料，具有大比表面積、高孔隙度和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。MOFs材料獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)造就其優(yōu)秀的吸附與存儲(chǔ)能力，在儲(chǔ)氫、氣體吸附、傳感分析等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。因此，將MOFs材料相關(guān)研究納入本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的案例也逐漸被報(bào)道出來(lái)，這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例可以幫助學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科前沿，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和科研熱情[6,7]。

本文選擇重要的硝基呋喃類(lèi)抗生素藥物呋喃西林的電化學(xué)傳感檢測(cè)為研究案例，以傳感界面構(gòu)建和分析方法建立過(guò)程中的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題為主線，將最新發(fā)展的Zn-甲基咪唑金屬有機(jī)框架材料(ZIF-8)合成及傳感方法的建立開(kāi)發(fā)為分析化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)包含分析化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技能、材料合成和表征、分析方法學(xué)研究等模塊，實(shí)驗(yàn)安全低毒、試劑消耗少、成本低，可轉(zhuǎn)化為本科生綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)。該新創(chuàng)綜合實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的創(chuàng)新性，可開(kāi)拓學(xué)生創(chuàng)新思維，提升創(chuàng)新能力。將科研成果與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效結(jié)合用于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生解決較為復(fù)雜分析方法問(wèn)題的綜合能力?！痘瘜W(xué)類(lèi)專(zhuān)業(yè)本科教學(xué)質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》中提到：應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力，引入基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的新進(jìn)展等[3,4]。本新創(chuàng)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)以解決存在問(wèn)題和符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為導(dǎo)向，契合新時(shí)代化學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的方針，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)和探究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原理

呋喃西林(5-硝基-2-糠醛縮氨基脲，NFZ)是人工合成的硝基呋喃衍生物，廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，但因其具有遺傳毒性和致突變性被禁止使用，建立呋喃西林檢測(cè)方法非常必要。目前，已報(bào)道的檢測(cè)方法有分光光度法、高效液相色譜法和液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法等[8,9]。這些方法存在著繁瑣耗時(shí)、儀器設(shè)備昂貴、使用大量毒性有機(jī)溶劑等不足。相比之下，電化學(xué)傳感方法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在抗生素研究領(lǐng)域受到重視[10-14]。各種納米材料引入起到信號(hào)放大作用，被廣泛用于電化學(xué)傳感器以改善表面結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能。

沸石咪唑酯骨架-8 (ZIF-8)是沸石咪唑MOFs材料，由Zn與橋接配體咪唑中的N配位而成，表現(xiàn)出許多特優(yōu)性能。由于ZIF-8導(dǎo)電性弱，金屬納米粒子或碳納米管(WCNT)等可改善ZIF-8弱導(dǎo)電性，提高電化學(xué)傳感器性能改善分析方法靈敏度[10-12]?；诖死碚摫尘?，如圖1所示，構(gòu)建ZIF-8/WCNT電化學(xué)傳感器測(cè)定NFZ實(shí)驗(yàn)得以開(kāi)展。

圖1 電化學(xué)傳感器構(gòu)建和檢測(cè)呋喃西林實(shí)驗(yàn)原理圖

1.2 試劑和材料

實(shí)驗(yàn)所需要的主要試劑和材料如表1所示，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水。對(duì)于一個(gè)30人的班級(jí)，按5人一組，共分6組進(jìn)行。該班級(jí)完成實(shí)驗(yàn)所需試劑用量如表1所示。

表1 主要實(shí)驗(yàn)試劑和用量

1.3 儀器和表征方法

綜合上述方案，實(shí)驗(yàn)所需主要儀器如表2所示，其余儀器還包含：磁子、鐵架臺(tái)、玻璃棒、圓底燒瓶、100 mL量筒等。電化學(xué)測(cè)試均在電化學(xué)工作站CHI 760E上完成，采用三電極系統(tǒng)，工作電極為修飾玻碳電極(GCE)，參比電極為Ag/AgCl (飽和KCl)，對(duì)電極為鉑絲電極。取一定量呋喃西林工作溶液通氮?dú)?0 min，考察在各修飾電極的電化學(xué)行為，電位范圍為0.4 - -1.4 V，掃速為0.10 V·s-1，進(jìn)行循環(huán)伏安掃描測(cè)試。電化學(xué)測(cè)量均在室溫進(jìn)行。

表2 所用主要實(shí)驗(yàn)儀器

1.4 實(shí)驗(yàn)步驟

(1) ZIF-8的合成：室溫下攪拌合成，取1.67 g六水合硝酸鋅于200-250 mL燒杯中，加入80 mL甲醇混合(溶液A)，另取3.70 g二甲基咪唑于200-250 mL燒杯，加入80 mL甲醇混合(溶液B)，將B液加入到A液，攪拌24 h，離心，甲醇洗3次，真空過(guò)夜干燥得到ZIF-8。

(2) ZIF-8/WCNT修飾電極制備和修飾材料選擇：分別稱(chēng)0.0100 g ZIF-8、WCNT，加入到2.00 mL二甲基甲酰胺中，超聲10 min，然后取該溶液0.20 mL，0.5% Nafion 0.20 mL，乙醇0.40 mL，超聲10 min，得ZIF-8/WCNT復(fù)合材料分散液。直徑3 mm玻碳電極拋光后，在超純水中清洗，取5 μL滴加在GCE表面，紅外燈下干燥，得ZIF-8/WCNT/GCE，取各分散液按照上述操作得ZIF-8/GCE、WCNT/GCE。以修飾電極為工作電極，分別考察呋喃西林在各修飾電極的電化學(xué)行為。

(3) 測(cè)定條件優(yōu)化的探究：各小組分別修飾不同體積1 g·L-1ZIF-8/WCNT于GCE上，修飾液體積為：1 μL、3 μL、5 μL、7 μL、10 μL、15 μL、20 μL，按照步驟(2)的電化學(xué)方法進(jìn)行檢測(cè)，分析峰電流可得最佳修飾量；配制不同pH的醋酸-醋酸鈉(ABS)緩沖溶液，分析還原峰電流得最佳pH。

(4) 線性實(shí)驗(yàn)的探究：各小組根據(jù)得到的最佳修飾物和最佳修飾量制備電化學(xué)傳感器，在優(yōu)化的pH緩沖溶液中，加入不同量的呋喃西林工作液，分析峰電流值隨濃度增加的變化，建立電化學(xué)傳感器檢測(cè)呋喃西林的線性關(guān)系。

2 結(jié)果與討論

2.1 合成ZIF-8和復(fù)合材料的表征

利用場(chǎng)發(fā)射掃描顯微鏡(SEM)技術(shù)對(duì)ZIF-8、WCNT和ZIF-8/WCNT復(fù)合材料進(jìn)行圖像掃描分析。如圖2所示，清晰可見(jiàn)ZIF-8材料的三維顆粒狀結(jié)構(gòu)，多壁碳納米管為互相纏繞的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(亮色部分)。圖中還可以清晰地看到ZIF-8顆粒附著在多壁碳納米管三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，并且高度重疊，和文獻(xiàn)一致[8]。多壁碳納米管優(yōu)異的導(dǎo)電性有利于增加復(fù)合材料的界面電子傳遞，使得ZIF-8-WCNT復(fù)合材料的電化學(xué)性能更加優(yōu)良。

圖2 ZIF-8、WCNT、ZIF-8/WCNT修飾電極的形貌

通過(guò)分析鐵氰化鉀氧化還原電對(duì)在不同修飾材料界面的電化學(xué)行為，探究ZIF-8、WCNT和復(fù)合材料對(duì)界面電子轉(zhuǎn)移的影響。各實(shí)驗(yàn)小組分別制備在玻碳電極表面滴涂三種材料制備傳感器，在5 mmol·L-1[Fe(CN)6]3-/4-溶液中，圖3給出了裸玻碳電極和不同修飾電極的循環(huán)伏安圖。在裸電極上表現(xiàn)出一對(duì)可逆的氧化還原峰，在ZIF-8/GCE電極上峰電流下降，這是由于ZIF-8弱導(dǎo)電性。WCNT和ZIF-8/WCNT修飾電極上峰電流明顯增大，這歸因于WCNT良好的導(dǎo)電性提高了界面電子的轉(zhuǎn)移；而復(fù)合材料修飾電極上的峰電流比前兩者上都高，可能是結(jié)合了WCNT良好的導(dǎo)電性和ZIF-8多孔有利于擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了反應(yīng)物在溶液中的擴(kuò)散和電子傳遞。結(jié)果表明，復(fù)合ZIF-8-WCNT是良好的傳感器增敏材料。

圖3 不同材料傳感器的電化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)

2.2 電化學(xué)測(cè)定呋喃西林最佳修飾材料的探究

通過(guò)分析呋喃西林在不同材料上的電化學(xué)行為探究傳感器的最佳修飾材料。各實(shí)驗(yàn)小組分別在玻碳電極表面滴涂ZIF-8、WCNT、ZIF-8-WCNT制備傳感器，在1.96 × 10-4mol·L-1呋喃西林溶液以循環(huán)伏安技術(shù)(CV)進(jìn)行檢測(cè)。如圖4(A)所示，呋喃西林在GCE和ZIF-8/GCE電極上，于-0.40 V左右出現(xiàn)一個(gè)不可逆還原峰C1；在WCNT/GCE和ZIF-8-WCNT/GCE電極上，-0.390 V出現(xiàn)還原峰C1，+0.190 V出現(xiàn)氧化峰A1，在-1.140 V還出現(xiàn)一個(gè)電流值較小的還原峰C2。其中，ZIF-8-WCNT/GCE在C1處的還原峰電流為92.28 μA，比WCNT/GCE上的峰電流高約30%，高于ZIF-8/GCE和GCE上電流10倍左右，說(shuō)明復(fù)合材料增強(qiáng)了界面電子傳導(dǎo)，加速了電極反應(yīng)速率，進(jìn)而增加了呋喃西林的電流響應(yīng)。因此，選擇ZIF-8-WCNT修飾的GCE作為最佳修飾電極。呋喃西林可能的電化學(xué)還原機(jī)理如圖5所示，C1處還原峰為呋喃西林(RNO2)的硝基得到4電子和4質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)生成羥胺(RNHOH)；C2處還原峰為在酸性溶液中質(zhì)子化的羥胺進(jìn)一步得到2電子1質(zhì)子發(fā)生還原反應(yīng)，生成RNH2；A1為RNHOH失去2電子2質(zhì)子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞硝基(RNO)[12,13,15]。C1處的還原峰電流最大，因此選擇該峰進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)研究。

圖4 傳感器最佳修飾材料探究實(shí)驗(yàn)

圖5 呋喃西林在ZIF-8/WCNT/GCE電化學(xué)還原機(jī)理

2.3 傳感器界面ZIF-8/WCNT最佳修飾量的探究

探究傳感界面ZIF-8/WCNT修飾量對(duì)呋喃西林電化學(xué)行為的影響，取不同體積1 mg·mL-1ZIF-8/WCNT修飾于GCE上，分別為：1 μL、3 μL、5 μL、7 μL、10 μL、15 μL、20 μL。在ABS底液中加入1.96 × 10-4mol·L-1呋喃西林，采用循環(huán)伏安技術(shù)檢測(cè)，結(jié)果如圖6所示。當(dāng)修飾量從1 μL增加到5 μL時(shí)，-0.40 V還原峰電流不斷增加。當(dāng)修飾量增加到20 μL時(shí)，電流隨著修飾量的增加緩慢減小，可能是由于電極表面修飾物厚度增加阻礙了呋喃西林的擴(kuò)散。因此，選擇最佳修飾量為5 μL進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖6 ZIF-8/WCNT負(fù)載量探究實(shí)驗(yàn)

2.4 檢測(cè)電解質(zhì)最佳pH的探究

緩沖溶液的pH對(duì)檢測(cè)呋喃西林的電化學(xué)信號(hào)有直接影響。本實(shí)驗(yàn)研究了ABS緩沖溶液pH在3.6-5.8范圍內(nèi)，1.96 × 10-4mol·L-1呋喃西林溶液在傳感器上的電化學(xué)響應(yīng)。如圖7所示，當(dāng)pH在從3.6增加到5.8時(shí)，C1響應(yīng)電流逐漸增大后減小，pH 5.0時(shí)峰電流最大。因此本實(shí)驗(yàn)緩沖溶液的最佳pH為5.0。

圖7 最佳pH探究實(shí)驗(yàn)

2.5 ZIF-8/WCNT/GCE電化學(xué)傳感器測(cè)定呋喃西林線性實(shí)驗(yàn)的探究

在上述最佳條件下，各小組制備電化學(xué)傳感器，以循環(huán)伏安法對(duì)呋喃西林溶液進(jìn)行檢測(cè)。配制不同濃度呋喃西林，通過(guò)分析還原峰電流隨濃度變化，如圖8所示。峰電流隨濃度增加而逐漸增加，在0.660-196 μmol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系，線性回歸方程為Ip,c(μA) = 0.420C(μmol·L-1) -0.932，R2為0.9876，表明本實(shí)驗(yàn)構(gòu)筑的電化學(xué)傳感器具有較高的靈敏度。

圖8 檢測(cè)呋喃西林的線性實(shí)驗(yàn)

2.6 ZIF-8/WCNT/GCE電化學(xué)傳感器測(cè)定樣品中呋喃西林的探究

在上述最佳條件下，各小組制備電化學(xué)傳感器，以循環(huán)伏安法對(duì)呋喃西林溶液進(jìn)行檢測(cè)。使用同一根ZIF-8/WCNT/GCE，按照測(cè)定方法平行測(cè)定呋喃西林溶液7次，得RSD為3.60%，說(shuō)明該方法的精密度較高。根據(jù)修飾電極方法制備一批(5根)電極分別測(cè)定，所得RSD結(jié)果4.50%，說(shuō)明該方法的重現(xiàn)性較好。將該方法用于實(shí)際樣品分析以評(píng)估其應(yīng)用性能，取市售的0.02 %呋喃西林溶液(相當(dāng)于10.0 μmol·L-1) 10.00 mL，以ABS定容50.00 mL，搖勻后作為測(cè)試液，按照前述條件進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量。另取剛配制的測(cè)試液5.00 mL，分別加入一定量呋喃西林標(biāo)準(zhǔn)溶液，以ABS定容10.00 mL，搖勻后按照前述條件進(jìn)行電化學(xué)測(cè)量，進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。每個(gè)樣品平行測(cè)定3次，取其平均值記錄數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3 ZIF-8/WCNT/GCE電化學(xué)傳感器對(duì)呋喃西林溶液的檢測(cè)和回收實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3 實(shí)驗(yàn)組織和運(yùn)行建議

本實(shí)驗(yàn)涉及電化學(xué)傳感器制備、電分析化學(xué)原理、材料結(jié)構(gòu)表征、分析方法建立和評(píng)價(jià)、甲醇安全防范和規(guī)范處理、應(yīng)用拓展等環(huán)節(jié)，建議納入化學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生的綜合化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在大二下學(xué)期或大三年級(jí)開(kāi)設(shè)，總學(xué)時(shí)建議為9小時(shí)。

根據(jù)班級(jí)人數(shù)和實(shí)驗(yàn)室條件，以5-6人一組開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室安排20-24名學(xué)生，用時(shí)3天，每天3學(xué)時(shí)。具體實(shí)驗(yàn)安排如下：第一天：讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)背景，掌握實(shí)驗(yàn)原理和方法，學(xué)習(xí)儀器規(guī)范使用和實(shí)驗(yàn)中所涉及的操作。考慮到實(shí)驗(yàn)的安全性，根據(jù)“1.4 實(shí)驗(yàn)步驟”中步驟(1)由教師示范制備ZIF-8的實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)步驟(2)。第二天：測(cè)試條件優(yōu)化并分析結(jié)果，小組討論探究出最佳修飾量和pH，對(duì)應(yīng)步驟(3)。第三天：線性實(shí)驗(yàn)和樣品測(cè)定，各小組匯總實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟(4)。整理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行總結(jié)和反思，拓展交流。本實(shí)驗(yàn)已在運(yùn)城學(xué)院開(kāi)設(shè)兩個(gè)學(xué)期(材料化學(xué)本科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)綜合實(shí)驗(yàn)，大三下學(xué)期)，每個(gè)班級(jí)約30人，分兩大組依次進(jìn)行，每大組再分3小組，每組約5人。通過(guò)近兩年開(kāi)設(shè)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生能夠?qū)⒄n本理論內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)際相結(jié)合，鍛煉了大學(xué)生的理論、實(shí)踐能力。運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題，受儀器臺(tái)套數(shù)的限制，每次只能3組平行進(jìn)行，每組的學(xué)生人數(shù)較多，一定程度影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

1) 進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室須佩戴完整防護(hù)設(shè)備，防止誤觸誤碰。

2) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，要求學(xué)生規(guī)范相關(guān)操作，安全使用烘箱和電化學(xué)工作站等電器設(shè)備。

3) 在ZIF-8合成過(guò)程中溶劑為甲醇，必須在通風(fēng)櫥中進(jìn)行密閉操作，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，建議佩戴耐酸堿手套和護(hù)目鏡，該納米材料由指導(dǎo)教師制備好，上課時(shí)給學(xué)生講解和演示。

4) 廢液收集存放在實(shí)驗(yàn)室固定容器中，交實(shí)驗(yàn)中心集中專(zhuān)業(yè)處理。

5) 如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，用電化學(xué)工作站轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并借助Origin軟件規(guī)范作圖，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析整合。

4 實(shí)驗(yàn)拓展部分

除了對(duì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的教學(xué)以外，還可以加入對(duì)于科研探究方面的拓展，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力進(jìn)行進(jìn)一步提升。在教學(xué)中，除了讓學(xué)生學(xué)習(xí)到電化學(xué)傳感方法的實(shí)驗(yàn)原理和操作等，對(duì)市售呋喃西林樣品的準(zhǔn)確分析表明新建立的方法可滿足實(shí)際生產(chǎn)生活的需求，使學(xué)生了解本方法的實(shí)用性。在科研中，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生對(duì)本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)盤(pán)和總結(jié)，思考本實(shí)驗(yàn)中可以改進(jìn)的方法和操作有哪些，如何進(jìn)行改進(jìn)，能否用其他方法排除雜質(zhì)等干擾，從而可以更高效地檢測(cè)呋喃西林？此方法能否應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，理論與實(shí)際進(jìn)行結(jié)合方面還存在哪些待解決的問(wèn)題？學(xué)生可自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟，這一環(huán)節(jié)可以激發(fā)學(xué)生主觀能動(dòng)性，小組討論設(shè)計(jì)方案，引導(dǎo)學(xué)生分析問(wèn)題解決問(wèn)題，不斷提高學(xué)生創(chuàng)新能力和研究興趣。

5 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)將ZIF-8合成和電化學(xué)傳感器檢測(cè)呋喃西林開(kāi)發(fā)為分析化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，豐富了傳感分析方法在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。通過(guò)學(xué)生課堂組織、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)拓展，使得學(xué)生深入了解抗生素檢測(cè)的意義，掌握電化學(xué)傳感器制備和分析方法建立的實(shí)驗(yàn)過(guò)程。更重要的是，該新創(chuàng)實(shí)驗(yàn)采用問(wèn)題導(dǎo)向型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可以培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思考、解決問(wèn)題的能力，符合創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求。教學(xué)目標(biāo)明確、新創(chuàng)實(shí)驗(yàn)所用試劑環(huán)境友好、實(shí)驗(yàn)操作安全性高，時(shí)長(zhǎng)合理，非常適合于分析化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可促進(jìn)學(xué)生理論知識(shí)學(xué)習(xí)和分析化學(xué)實(shí)踐之間的結(jié)合，促進(jìn)化學(xué)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高。