[发明专利]一种基于氧化物异质结材料的无酶过氧化氢光电化学传感器的制备方法和检测方法

说明书

本发明涉及光电化学传感器领域，具体公开了一种基于WO₃/Mo:BiVO₄异质结光阳极的无酶过氧化氢传感器的制备方法和检测方法。本发明的传感器以WO₃/Mo:BiVO₄为活性电极，在光激发下，通过监测过氧化氢在WO₃/Mo:BiVO₄表面被氧化的电流信号与过氧化氢浓度的依赖关系，分析过氧化氢浓度，对过氧化氢的检测灵敏度为186.2μA cm⁻²mM^‑1，线性相关系数为0.996。该过氧化氢传感器具有制备方法简单，灵敏度高，稳定性好，成本小等优点，能够用于在复杂环境中对过氧化氢的快速检测。

技术领域

本发明涉及光电化学传感器技术领域，尤其涉及一种基于氧化物异质结材料的无酶过氧化氢光电化学传感器的制备方法和检测方法。

背景技术

过氧化氢是一种常见的化学试剂，其在环保、医疗诊断、制药、食品加工等多个领域发挥着重要作用。然而工业中过氧化氢的过量生产和不合理排放都会导致严重的环境问题，所以精准监测过氧化氢的含量十分必要。至今，包括荧光法、光谱法、化学发光法、色谱法等在内的多种方法已被用于检测过氧化氢。但是这些方法耗费大，且试样处理比较复杂，不利于推广。

相比之下，电化学分析因其灵敏度高、成本低、操作简单、抗干扰性强而备受关注。光电化学传感器是一种将光催化与电化学分析相结合的先进分析技术。当光源的能量大于或等于半导体禁带宽度时，电子-空穴对在半导体内部产生并分离，经过转移与注入表面待测物引发化学反应产生电信号，根据待测物的浓度与电信号呈现的线性关系，据此对实际样品进行检测。根据检测过程有或没有酶的参与，光电化学传感器分为酶型和无酶型。酶型传感器虽然拥有良好的敏感性和稳定性，但是酶本身易受pH、温度、湿度和有毒化学品影响，不利于精确检测过氧化氢，因此，无酶型光电化学传感器具有重要的应用前景。

WO₃禁带宽度为2.5～2.7eV，因无毒，耐腐蚀性强，优良的空穴扩散长度等优点被视为最具潜力的光电阳极材料。BiVO₄禁带宽度为2.4eV，抗腐蚀且稳定性好，但存在电荷传输性能差和电子空穴易复合的问题。通过材料耦合构建异质结，可结合各组分优点并减小缺点。因WO₃的导带位置和价带位置均低于BiVO₄电极的导带位置和价带位置，使得WO₃和Mo:BiVO₄的界面可以形成II型异质结结构，得到异质结电极，有利于光生电荷的分离和传输，减少载流子复合，提高表面反应性能，尚未有基于WO₃/Mo:BiVO₄异质结电极的无酶过氧化氢光电化学传感器的报道。

发明内容

本发明公开了一种基于WO₃/Mo:BiVO₄异质结光阳极无酶过氧化氢光电化学传感器的制备方法与检测方法，该传感器激发源与电化学检测系统相互独立，背景噪音小，信号强，灵敏度高，选择性和稳定性良好，不需要昂贵的仪器设备。

为实现上述目的，本发明公开了一种基于WO₃/Mo:BiVO₄异质结光阳极无酶过氧化氢光电化学传感器，它包括取WO₃/Mo:BiVO₄电极作为工作电极，Pt片为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，并通过电解质溶液构成闭合回路用于检测过氧化氢浓度。

进一步地，所述WO₃/Mo:BiVO₄电极包括FTO导电基底及复合在FTO表面的WO₃/Mo:BiVO₄薄膜。