[发明专利]一种基于单原子Pd/ZnTe工作电极的光电化学传感器的制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于单原子Pd/ZnTe工作电极的光电化学传感器的制备方法与应用，属于分析化学的光电化学传感检测技术领域。所述的工作电极由单原子Pd和ZnTe纳米纤维组成。其中ZnTe纳米纤维采用静电纺丝技术合成，进一步结合等离子体技术，在其表面引入锌缺陷，通过锌缺陷的陷阱效应来稳定单原子Pd。该传感器电极制作成本低，对钯离子具有很高的选择性和灵敏度，且响应范围宽，达到3.2nmol/L‑90umol/L，检测限低至0.2nmol/L，在光电传感领域具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于分析化学的光电化学传感检测技术领域，具体涉及一种基于单原子Pd/ZnTe 工作电极的光电化学传感器的制备方法及其在Pd²⁺离子检测方面的应用，可以实现Pd²⁺离子的高灵敏、高选择性检测。

背景技术

目前，Pd²⁺含量的检测主要有电感耦合等离子体法、紫外可见吸收光谱法和原子吸收光谱法等。但是，电感耦合等离子体质谱设备价格昂贵，检测成本高。而其他光谱检测手段存在干扰因素多、选择性差等问题，导致检测结果的准确性较差。因此，有必要进一步开发低成本、高灵敏、高选择性检测Pd²⁺浓度的检测手段。

光电化学传感技术可以利用半导体材料的光电转换特性来实现待测物浓度的测定，其原理是利用光敏材料的吸光性质将光能转换为电信号，由于电信号的变化与待测物的浓度呈现一定的线性关系，从而可以根据电流的大小来测定金属离子的浓度。该方法可实现激发信号和检测信号的彻底分离，从而减弱背景信号的干扰，有利于检测灵敏度的提高。并且，半导体光敏材料的制备成本低，构建半导体光电化学传感器能够有效降低金属离子检测的成本。因此，采用光电化学传感技术有望开发出低成本和高灵敏度检测Pd²⁺离子的方法。但是，如何消除其他金属离子的干扰，提高Pd²⁺离子检测的选择性是目前需要解决的一个重要难题。

ZnTe是一种p型半导体材料，该半导体的带隙仅为2.26eV，可被可见光激发。且其拥有 p型半导体中较负的导带电位(-1.63V vs.RHE)，光生电子的还原性较强，光照下能够将金属离子还原为金属单质，从而增加阴极光电流。因此，ZnTe是用于检测金属离子的理想光敏材料。但是，该半导体对大部分金属离子均能响应，不能实现Pd²⁺离子的选择性检测。在本申请中，我们在ZnTe薄膜表面创新性地引入单原子Pd，利用单原子Pd表面能大和晶格匹配优势，实现溶液中Pd²⁺离子的选择性吸附，达到选择性检测Pd²⁺离子的目的。对于其他金属离子，由于晶格不匹配的缘故，单原子Pd位点会排斥其他金属离子，从而避免了其他金属离子的干扰。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于单原子Pd/ZnTe工作电极的光电化学传感器的制备方法与应用。本申请先制备了一种基于单原子Pd/ZnTe的工作电极：通过静电纺丝技术制备ZnTe薄膜电极，后通过等离子技术在ZnTe载体表面引入锌缺陷位点，利用锌缺陷作为陷阱来捕获单核Pd金属前驱体，通过简单的液相还原法，将Pd金属前驱体还原为Pd单原子，从而实现了单原子Pd修饰的ZnTe工作电极的制备。然后，采用三电极体系构建了以单原子Pd/ZnTe为工作电极的光电化学传感体系，可实现Pd²⁺含量的高灵敏、高选择性检测。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明提供一种基于单原子Pd/ZnTe工作电极的光电化学传感器的制备方法,所述方法由以下步骤组成：

1)采用去离子水和丙酮分别清洗FTO导电玻璃，N₂吹干备用；配置0.1-1mol/L的聚乙烯吡络烷酮(PVP)水溶液，移取100μL该溶液，旋涂于FTO导电玻璃表面；

2)以硝酸锌、碲酸钠和硼氢化钠为原料；溶解于乙醇和水的混合溶液中，加入一定量的 PVP，搅拌24h，得到纺丝溶液；