[发明专利]一种无外设光源的过氧化氢光电化学传感器的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于功能纳米材料构建的无外设光源的双功能过氧化氢传感器的制备方法，所制备的传感器操作简单、携带方便、检测快、成本低，可用于日常生产、生活等领域的对过氧化氢的快速、灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种用于检测过氧化氢的传感器的制备方法，该传感器集成了电致化学发光和光电化学双重功能。属于新型纳米功能材料与电化学生物传感分析技术领域。

背景技术

过氧化氢是一种氧化剂，一般情况下能够分解为水和氧气，但比较慢，当加入催化剂（或生物酶）时，反应速度加快，由此可以即时得到过氧化氢的量或催化剂（或生物酶）的量，同时在生物体内过氧化氢也经常以反应中间体的形式存在，因此，过氧化氢在医学诊断、临床治疗、环境检测和食品生产等领域均扮演着重要的角色，研究开发过氧化氢检测方法也就具有十分重要的应用价值。电化学生物传感分析技术由于操作简便、检测速度快等优势，日益得到人们的重视。目前，用于检测过氧化氢的电化学生物传感分析技术按照检测手段来分主要有电化学传感器、电致化学发光传感器和光电化学传感器三种。其中，电致化学发光传感器和光电化学传感器相对于电化学传感器，具有背景信号噪音少、灵敏度高、检测成本低等特点，近几年被越来越多的研究者所关注。

电致化学发光也称为电化学发光，是指通过电化学方法在电极表面产生一些特殊的物质，这些物质之间或与体系中其他组分之间通过电子传递形成激发态，由激发态返回到基态产生发光现象。电致化学发光传感器即通过改变电极表面的修饰材料，与分析物产生电化学发光，在最优条件下，根据分析物浓度与电化学发光强度的相关变化实现对分析物的定性定量分析。

光电化学传感器是基于外加光源激发光电敏感材料导致电子-空穴对进行分离，在合适的偏电位条件下，实现电子在电极、半导体及修饰物和分析物上的快速传递，并形成光电流。在最优条件下，分析物浓度的变化会直接影响光电流的大小，可以根据光电流的变化实现对分析物的定性定量分析。

但是，由于电致化学发光传感器需要外置光信号捕捉设备如光电二极管等，而光电化学传感器需要外设光源来激发光电敏感材料，这在一定程度上影响了二者操作的便捷性，限制了他们在实际生产、生活中更为广泛的应用。因此，设计、制备更为简便、快捷的检测过氧化氢的电化学生物传感分析技术具有十分重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、携带方便、检测快、成本低的过氧化氢传感器的制备方法，所制备的传感器，可用于日常生产、生活等领域的对过氧化氢的快速、灵敏检测。基于此目的，本发明在同一电解池中，采用四电极系统，即两个工作电极、一个对电极和一个参比电极，其中工作电极1采用金@硫化银纳米棒溶胶Au@Ag₂S NRs和电聚合鲁米诺共同进行修饰，作为电致化学发光工作电极W1，工作电极2采用二氧化钛纳米片溶胶TiO₂NSs和辣根过氧化物酶溶液HRP共同进行修饰，作为光电化学工作电极W2。进行检测时，在电解池中加入过氧化氢后，在W1上施加阶跃电压，由于Au@Ag₂S NRs的催化作用，鲁米诺与过氧化氢反应，产生电致化学发光，这便相当于“开灯”，当阶跃电压为0时，电致化学发光消失，这便相当于“关灯”，与此同时在W2上一直施加恒定电压，由于TiO₂ NSs会因为电致化学发光产生的发光激发导致电子-空穴对进行分离，HRP催化过氧化氢产生氧气，使过氧化氢成为空穴“给体”，从而在W2上得到光电流，当电致化学发光消失，即“关灯”时，光电流随即消失，产生的光电流的大小与过氧化氢浓度正相关，因此通过记录光电流的大小即可实现对过氧化氢的检测。

基于以上发明原理，本发明采用的具体技术方案如下：

1. 一种无外设光源的过氧化氢光电化学传感器的制备方法，其特点在于，制备步骤为：

（1）电致化学发光工作电极W1的制备方法，所述的W1是由金@硫化银纳米棒溶胶Au@Ag₂S NRs和电聚合鲁米诺共同修饰的ITO导电玻璃，其特点是，具体的制备步骤为：