[发明专利]一种以时间为读取信号的光致电传感器的构建方法

说明书

本发明公开了一种操作简单、低成本的以时间为读取信号的光致电传感器的构建方法。首先通过水热法制备氧化锌纳米棒，然后在氧化锌纳米棒表面制备碘氧化铋，形成p‑n结异质结构，作为阳极，氧化锌‑碘氧化铋p‑n异质结构能够提高可见光的利用率；利用普鲁士蓝的电致变色特性构建阴极，通过导线将阴阳极连接，在500 W氙灯照射下，光电阳极产生的光电子通过外电路传递到光电阴极，通过记录阴极完全褪色所用时间，即可实现对被测物的测定。

技术领域

本发明涉及分析传感领域，更具体地说是一种将光致电化学与电致变色结合起来的新型传感分析方法，通过测定电致变色材料完全褪色时间，实现可视化检测。

背景技术

氧化锌作为一种是宽禁带半导体材料和紫外光光电化学活性材料，不仅具有抗光腐蚀的稳定性，而且具有高的光电子和光催化活性，同时ZnO具有好的载体能力，基底材

料处理的简单性，大规模材料处理的灵活性和低成本性等优点，已经广泛应用于光电器件、太阳能电池、光催化、生物传感等领域。但是，ZnO是宽禁带半导体材料和紫外光光电化学活性材料。此外，光激发氧化锌形成的空穴是非常强的氧化剂。紫外光的破坏作用以及光激发产生空穴的强烈的氧化能力限制了ZnO在PEC生物传感器中的应用。染料敏化、半导体复合、掺杂、表面等离子体共振等方法已经被用来改善二氧化钛对可见光的响应，增强光电效率。

N型氧化锌与窄禁带的p型半导体复合形成p-n结异质结构，不仅能够促进电荷的分离而且能提高对可见光吸收效率。BiOI作为一种窄禁带半导体材料，具有良好的光电性能和化学稳定性，已经广泛应用于光催化研究中，制备ZnO-BiOI p-n异质结构，能够加大的改善光电转化效率，提高对可见光的利用率。

传统的光致电检测方法是通过检测电流或者电压的变化实现分析测定，这需要借助昂贵而且笨重的电化学工作站，这大大的制约了分析检测技术的进步发展，以及推广应用。电致变色材料可以通过施加电压或者电流引起颜色变化，将光致电与电致变色结合，这提供了一种新的传感器构建思路。

发明内容

本发明提供了一种在导电玻璃基底上通过水热法制备ZnO纳米棒，然后通过连续离子层吸附反应在ZnO纳米棒表面制备BiOI，形成ZnO-BiOI p-n结异质结构作为光电阳极。在另一导电玻璃上电聚合制备一层普鲁士蓝作为阴极。测定过程中，将制备的光电阳极与阴极通过导电连接，在白光的照射下，阳极产生的光电子可以通过外电路传递到阴极，将蓝色的普鲁士蓝还原成无色透明的普鲁士白，通过计时器测定普鲁士蓝彻底转变成普鲁士白的时间即可实现可视化分析检测。

为了解决上述技术问题，本发明构建一种以时间为读取信号的光致电传感器的构建方法，该传感器的制备方法为：

（1）利用长为5cm，宽为1cm的导电玻璃作为基底，利用水热法在导电玻璃表面合成ZnO纳米棒；

（2）利用连续离子层吸附反应在ZnO纳米棒表面制备BiOI，作为阳极；

（3）在导电玻璃表面电聚合普鲁士蓝作为电致变色材料构成阴极；

（4）通过连接阴阳极，照射阳极记录阴极完全褪色时间，即可得到构建一种以时间为读取信号的光致电传感器。

本发明所述的导电玻璃为氟掺杂氧化铟锡（FTO）导电玻璃。