[发明专利]一种自供能式光电化学传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种自供能式光电化学传感器及其制备方法与应用。以FTO导电玻璃为基体，制备了WO₃与TiO₂异质结作光电阳极，电沉积金纳米粒子修饰的层状碳插层超薄二硫化钼微球作光电阴极，并构建了基于水/氧自循环的自供能式光电化学传感体系。该体系无需外加推动力及电子供受体，基于水/氧循环既实现了自供能又降低了体系背景干扰。通过电化学技术引发邻苯二胺的聚合反应在光电阴极合成了特异性识别磷酸氯喹的分子印迹膜。以模拟太阳光作为激发光源，在CHI‑660e工作站上采用i‑t技术进行磷酸氯喹浓度的检测。本发明传感器光电化学响应灵敏，检测范围宽，抗干扰能力强；而且制备方法简单快速、成本低，可适用于临床血清和水体的快速在线检测。

技术领域

本发明属于光电化学传感器技术领域，尤其是涉及一种自供能式光电化学传感器及其制备方法与应用。

背景技术

新冠肺炎主要以发热、干咳、乏力等为主要病症，重症患者出现呼吸困难，甚至多器官功能衰竭等症状。通过一系列体外及临床实验，证明抗疟药物磷酸氯喹对新冠肺炎有一定的诊疗效果。它能有效地改善患者的肺部影像、减缓患者的发热症状并降低重症率。但是，磷酸氯喹在体内必须维持在0.02-0.5mg/L的有效浓度内，低于该浓度范围无明显治疗效果，高于该浓度范围会对人体造成损害，高于5mg/L时甚至会造成死亡。另外，磷酸氯喹很难在短期内完全的从环境中去除。因此，不论是在治疗过程中控制用药量，还是控制医疗污水中的药物污染，针对磷酸氯喹的灵敏检测都具有重大的现实意义。

现阶段检测磷酸氯喹的主要方法有：酶联免疫吸附法、气-液相色谱分析法、荧光分析法和电化学分析法等等。这些传统方法虽然灵敏度高、特异性强，但都存在一些明显的缺点，如：需要培训专业技术人员，操作流程复杂、耗时较长和仪器设备大型昂贵等等。

发明内容

基于现有技术中缺少简单快速并高效检测磷酸氯喹的方法，本发明提供一种自供能式光电化学传感器及其制备方法与应用。

本发明提供的自供能式光电化学传感器具有小型化、简单化、特异性强和灵敏度高的特点。同时，本发明提出的自供能式光电化学传感器制备方法简单便捷，所用原料易得、价格低廉。所得传感器无需外加其他能源，绿色环保，并可循环使用和批量生产，具有良好的实际应用前景。本发明提出的传感器可用于磷酸氯喹检测的用途，与传统检测方法相比，具有较宽的检测范围和较低的检测限。

为实现前述发明目的，本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明首先提供一种自供能式光电化学传感器，包括光电阳极、光电阴极和电解质，

其中，光电阳极包括基底，在基底上涂覆有WO₃与TiO₂的混合物；

光电阴极包括基底，在基底上涂覆有C/MoS₂，在C/MoS₂表面沉积有Au纳米粒子，且在光电阴极表面形成有特异性识别磷酸氯喹的分子印迹膜。

在本发明的一个实施方式中，电解质为0.1M磷酸盐缓冲液，pH 7.4。

在本发明的一个实施方式中，WO₃和TiO₂的物质的量之比为1:19。

在本发明的一个实施方式中，所述WO₃为中空球形结构。

在本发明的一个实施方式中，所述特异性识别磷酸氯喹的分子印迹膜采用以下方法制备得到：以磷酸氯喹作为模板分子在光电阴极的表面引发邻苯二胺的自聚合反应合成得到特异性识别磷酸氯喹的分子印迹膜。

在本发明的一个实施方式中，所述基底为FTO基底。

本发明进一步提供自供能式光电化学传感器的制备方法，包括以下步骤：