[发明专利]一种基于N,S-CDs/CuPc复合材料的分子印迹光电化学传感器的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于N,S‑CDs/CuPc复合材料的分子印迹光电化学传感器的制备方法和在赭曲霉毒素A(OTA)检测方面的应用。本发明通过氮和硫共掺杂和非共价功能化方法的协同效应，正确调整碳点的能级，优化紧密的界面接触和延长光吸收范围和增强电荷转移效率来制备得到N,S‑CDs/CuPc复合材料，并结合分子印迹技术，成功制备了分子印迹光电化学传感器。本发明制备的传感器以N,S‑CDs和CuPc形成的复合材料作为光电转换层，通过表面修饰含有毒素识别位点的分子印迹膜来实现OTA的检测。该传感器具有检测范围宽，选择性好，灵敏度高，检测限高达0.51pg·mL^‑1；同时响应稳定，具有良好的重现性。

技术领域

本发明涉及纳米材料、光电化学分析与环境监测、传感相结合技术领域，具体涉及一种基于N,S-CDs/CuPc复合材料的分子印迹光电化学传感器的制备方法和在赭曲霉毒素A(OTA)检测方面的应用。

背景技术

碳点(CDs)具有优异的光学、电学和光电化学性质，被认为是光电化学(PEC)传感器中最有潜在应用的光响应候选物。然而，大多数报道的CDs仅在紫外范围内有吸收。为扩展其在光电化学传感和分析检测中的应用，探索具有宽光谱吸收范围和高电荷转移效率的CDs，以提高光电流响应性能是必要的。根据文献报道，杂原子掺杂和化学功能化可以调节CDs的光学和电子特性。而光电化学检测有低背景和高选择性的突出优点，且成本较低，仪器操作简单且易携带，因此光电化学(PEC)分析技术在化学和生物学分析中显示出巨大的潜力。为了提高传感器的性能，一方面，采用氮和硫原子共同掺杂和酞菁铜(CuPc)非共价功能化的协同作用增强碳点的光电化学性能。N,S-CDs/CuPc作为的光电转换层，使电子空穴能够高效快速的分离，产生稳定的光电流；另一方面，这里将分子印迹技术与光电化学相结合，从而提高传感器对OTA毒素的选择性和灵敏度。因此，本专利提供了酞菁铜(CuPc)非共价功能化氮和硫原子共掺杂碳点(N,S-CDs)复合物(N,S-CDs/CuPc)的制备方法，利用其协同作用制备了增强光电化学分子印迹(PEC-MIP)传感器，用于OTA毒素高选择性、高灵敏分析检测。

发明内容

针对现有的检测方法的检测限高和选择性差的问题，本发明的目的在于提供一种基于酞菁铜(CuPc)非共价功能化氮和硫原子共掺杂碳点(N,S-CDs)复合物(N,S-CDs/CuPc)的制备方法，利用其协同作用构建增强光电化学分子印迹传感器，实现对OTA毒素的识别和检测。

为实现上述一个目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于N,S-CDs/CuPc复合材料的分子印迹光电化学传感器的制备方法，包括如下步骤：

首先将N,S-CDs/CuPc复合材料修饰到ITO电极上，形成异质结构光电转换层；然后将含有赭曲霉毒素A(OTA)的分子印迹聚合液滴涂在所述异质结构光电转换层表面，通过光聚合得到分子印迹聚合物膜，再利用有机溶剂洗脱模板分子，得到本发明所述的基于N,S-CDs/CuPc复合材料的分子印迹光电化学传感器。

进一步地，上述技术方案，所述N,S-CDs/CuPc复合材料在ITO电极上的修饰方法如下：将壳聚糖溶液与适量N,S-CDs/CuPc溶液混合得到混合溶液，然后取适量所得混合溶液滴涂在洁净的导电玻璃(ITO)电极上，干燥后冷却至室温即可。

进一步地，上述技术方案，所述的分子印迹聚合液由OTA模板分子、功能单体甲基丙烯酸(MAA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)交联剂、偶氮二异丁腈(AIBN)引发剂组成。

优选地，上述技术方案，所述甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯和偶氮二异丁腈的摩尔比为8:3:1；所述OTA模板分子的体积与甲基丙烯酸、乙二醇二甲基丙烯酸酯、偶氮二异丁腈三者体积和之比为2:1。

进一步地，上述技术方案，所述的模板洗脱时间为10～30min，优选为20min。