一种光电传感器及其工作电极的制备方法和应用_2

文档序号:9596108阅读:来源:国知局
浓度为0.08 ?0.12mol/L0
[0048]其中氙灯产生波长为190 - llOOnm的白光。
[0049]本发明还提出的一种上述光电传感器在汞离子的痕量检测中的应用。
[0050]本发明的汞离子痕量检测方法为:将待测液加入在上述光电传感器的工作电极表面,然后将光电传感器测得的电流强度进行折算得到待测液中汞离子浓度。
[0051]本发明的光电化学传感器是基于硫化镉量子点和金纳米颗粒之间的激子能量转移和有机物质罗丹明123的敏化作用构建的光电化学传感器;其基于硫化镉量子点和金纳米颗粒之间的激子能量转移会使光电流信号减小。在应用于汞离子的检测时,将待测液滴在工作电极表面,若汞离子存在时,汞离子分别与目标DNA与探针DNA中的T碱基特异性结合形成“T-Hg2+-T”结构,从而破坏了原有目标DNA与探针DNA由于碱基配对形成的双链结构,激子能量转移被破坏,光电流减少;在有机敏化剂的作用下,光电流信号的变化更加明显,从而使本发明的光电化学传感器具备灵敏度高和特异性好的特点,在氙灯光源辐射下,以抗坏血酸作为电子供体,可以实现汞离子的超灵敏及特异性检测,检出限为3.3fmol/L,而且本发明检测过程简便,成本较低。
[0052]本发明相对于现有技术,有如下有益效果:1、拓展可见光的吸收,提高了光电转化效率;2、抑制半导体电子-空穴对的复合;3、促进电子-空穴对的有效分离,提高光生电子的生成比率;4、激子能量转移使得光电流先减小,而检测汞时,激子能量转移消失,光电流信号变化更明显;5、基于激子能量转移和敏化作用构建光电传感器,将其用于汞离子的超灵敏及特异性检测;6、设备简单、易于小型化、成本较低、环境友好、检出限低。
【附图说明】
[0053]图1为本发明提出的一种光电传感器的工作电极的制备方法的流程示意图。
[0054]图2㈧为本发明的光电传感器对汞离子的光电流响应图,其中Hg2+浓度依次为(a)10fmol/L, (b)100fmol/L, (c)lpmol/L, (d)10pmol/L, (e)100pmol/L, (f)lnmol/L,(g) lOnmol/L, (h) lOOnmol/L, (i) 200nmol/L ;图2 (B)为本发明的光电传感器在检测萊离子过程中的工作曲线。
【具体实施方式】
[0055]下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0056]实施例1
[0057]如图1所示,图1为本发明提出的一种光电传感器的工作电极的制备方法的流程示意图。
[0058]参照图1,本发明提出的一种光电传感器的工作电极的制备方法,包括如下步骤:
[0059]S1、将ΙΤ0电极采用丙酮清洗后,再加入第一混合溶液中清洗,第一混合溶液中,氢氧化钠浓度为0.8mol/L,乙醇和水的体积比为3:2 ;然后采用水清洗后,ΙΤ0电极清洗时间为18min,75°C烘干13h得到电极A ;
[0060]S2、将二氧化钛胶体溶液滴加在电极A表面,其中二氧化钛胶体溶液的制备方法为将8mg的二氧化钛粉末超声分散于6mL的去离子水中,每1cm2电极A的修饰面上滴加0.lmL 二氧化钛胶体溶液,干燥后进行煅烧,煅烧的温度为440°C,煅烧的时间为0.8h,然后冷却至室温得到电极B;
[0061]S3、将电极B置于浓度为质量分数为0.5wt%的聚二烯基丙二甲基氯化铵水溶液中浸泡8min,去离子水清洗,接着置于浓度为5mmol/L的硫化镉量子点胶体溶液中浸泡12min,再用去离子水清洗,然后重复上述步骤4次得到电极C ;
[0062]S4、向电极C上滴加含1- (3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的第二混合溶液进行活化,每1cm2电极C的修饰面上滴加0.lmL第二混合溶液,活化时间为0.8h ;第二混合溶液中,1-(3- 二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为16mmol/L, N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为8mmol/L ;清洗后,再滴加探针DNA进行一次孵育,每1cm2活化后的电极C的修饰面上滴加0.lmL探针DNA,一次孵育温度为3°C,一次孵育时间为2h ;清洗后,接着滴加2-羟基乙胺进行封闭得到电极D,每1cm2孵育后的电极C的修饰面上滴加0.06mL 2-羟基乙胺,封闭时间为1.2h ;上述清洗采用pH = 7.4的磷酸盐缓冲液;
[0063]S5、将目标DNA置于三氯乙基磷酸酯中进行避光活化,避光活化的时间为0.8h,再加入金纳米颗粒,接着进行室温振荡,室温振荡的时间为17h,离心后重新分散得到标记金纳米颗粒的目标DNA ;将标记金纳米颗粒的目标DNA滴加至电极D上进行二次孵育,每1cm2电极D的修饰面上滴加0.06mL标记金纳米颗粒的目标DNA,二次孵育时间为1.2h,使标记金纳米颗粒的目标DNA与探针DNA进行杂交得到电极E ;
[0064]S6、向电极E上滴加含1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的第二混合溶液进行活化,每1cm2电极E的修饰面上滴加0.06mL第二混合溶液,将罗丹明123固定在电极E表面,采用pH = 7.4的磷酸盐缓冲液清洗后得到光电传感器的工作电极。
[0065]实施例2
[0066]本发明提出的一种光电传感器的工作电极的制备方法,包括如下步骤:
[0067]S1、将ΙΤ0电极采用丙酮清洗后,再加入第一混合溶液中清洗,第一混合溶液中,氢氧化钠浓度为1.2mol/L,乙醇和水的体积比为2:3 ;然后采用水清洗后,ΙΤ0电极清洗时间为12min,85°C烘干lOh得到电极A ;
[0068]S2、将二氧化钛胶体溶液滴加在电极A表面,其中二氧化钛胶体溶液的制备方法为将10mg的二氧化钛粉末超声分散于6mL的去离子水中,每1cm2电极A的修饰面上滴加0.06mL 二氧化钛胶体溶液,干燥后进行煅烧,煅烧的温度为460°C,煅烧的时间为0.5h,然后冷却至室温得到电极B;
[0069]S3、将电极B置于浓度为质量分数为2被%的聚二烯基丙二甲基氯化铵水溶液中浸泡12min,去离子水清洗,接着置于浓度为lOmmol/L的硫化镉量子点胶体溶液中浸泡8min,再用去离子水清洗,然后重复上述步骤6次得到电极C ;
[0070]S4、向电极C上滴加含1-(3-二甲氨基丙基)-3_乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的第二混合溶液进行活化,每1cm2电极C的修饰面上滴加0.06mL第二混合溶液,活化时间为1.2h ;第二混合溶液中,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的浓度为12mmol/L,N-羟基琥珀酰亚胺的浓度为12mmol/L ;清洗后,再滴加探针DNA进行一次孵育,每1cm2活化后的电极C的修饰面上滴加0.06mL探针DNA,一次孵育温度为5°C,一次孵育时间为lh ;清洗后,接着滴加2-羟基乙胺进行封闭得到电极D,每1cm2孵育后的电极C的修饰面上滴加0.lmL 2-轻基乙胺,封闭时间为0.8h ;上述清洗采用pH = 7.4的磷酸盐缓冲液;
[0071]S5、将目标DNA置于三氯乙基磷酸酯中进行避光活化,避光活化的时间为1.2h,再加入金纳米颗粒,接着进行室温振荡,室温振荡的时间为15h,离心后重新分散得到标记金纳米颗粒的目标DNA ;将标记金纳米颗粒的目标DNA滴加至电极D上进行二次孵育,每1cm2电极D的修饰面上滴加0.lmL标记金纳米颗粒的目标DNA,二次孵育时间为0.8h,使标记
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