基于g-C3N4-TiO2NTs的光電生物傳感器應(yīng)用研究.pdf

1、光電化學(xué)(PEC)檢測(cè)方法是最近幾年的興起的一種新的電化學(xué)傳感檢測(cè)方法，它基于在光照條件下被分析物的氧化或者還原，電子在待分析物和光電極表面產(chǎn)生電荷傳遞從而產(chǎn)生較強(qiáng)的檢測(cè)信號(hào)。由于激發(fā)光源和檢測(cè)信號(hào)完全分離，在PEC檢測(cè)過程中背景信號(hào)被極大的削弱，所以PEC傳感器具有靈敏度高，設(shè)備簡(jiǎn)單、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。本文以g-C3N4敏化的TiO2 NTs為基礎(chǔ)制備建立了兩種光電化學(xué)生物分析方法，主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　⑴基于g-C3N4/T

2、iO2 NTs雙通道光電化學(xué)傳感器檢測(cè)抗壞血酸和堿性磷酸酶的活性。構(gòu)建了一種簡(jiǎn)單的光電化學(xué)雙通道檢測(cè)方法，能夠有效的提高光電化學(xué)傳感器的穩(wěn)定性和可靠性。其工作的原理是基于測(cè)量池和參比池之間的信號(hào)差分測(cè)量,相比目前的光電化學(xué)單通道的檢測(cè)方法,雙通道差分測(cè)量模式的優(yōu)點(diǎn)在于可以消除由激發(fā)光源強(qiáng)度的波動(dòng)引起的誤差，從而獲得更高的信噪比和更高的檢測(cè)靈敏度。此外，差分測(cè)量技術(shù)減小了基體效應(yīng)對(duì)測(cè)量引起的誤差。本章構(gòu)建了基于g-C3N4/TiO2納米管

3、復(fù)合膜的PEC傳感器，它對(duì)抗壞血酸有靈敏的光電流響應(yīng),檢測(cè)限為0.3 nM，線性范圍為1 nM-10μM。基于堿性磷酸酶催化底物抗壞血酸磷酸酯水解反應(yīng)產(chǎn)生抗壞血酸，該傳感器可以用于ALP的活性測(cè)定,檢測(cè)限為0.1 mU/L,線性范圍為0.3 mU/mL-1U/mL，并應(yīng)用于血液樣品中抗壞血酸濃度和堿性磷酸酶活度測(cè)定。
　?、苹诮饘儆袡C(jī)框架催化的TiO2 NTs光敏電極檢測(cè)過氧化氫。構(gòu)建了兩種金屬有機(jī)框架Cu3(BTC)2和ZIF

4、-8修飾的TiO2 NTs光敏電極，比較了兩種不同MOFs修飾后的電極對(duì)抗壞血酸和H2O2的響應(yīng)，研究了Cu3(BTC)2對(duì)過氧化氫發(fā)生氧化還原反應(yīng)過程中電子轉(zhuǎn)移的催化作用。與C3N4/CNT/TNTs光敏電極相比,當(dāng)電極表面修飾ZIF-8后,對(duì)抗壞血酸的響應(yīng)靈敏度明顯的降低，而對(duì)H2O2的響應(yīng)靈敏度影響不大，這是由于抗壞血酸的分子尺寸較大，大部分抗壞血酸分子被ZIF-8膜層的分子篩阻擋在光敏電極的外部，阻礙了光生空穴對(duì)抗壞血酸的氧化。

5、而H2O2的分子尺寸較小，ZIF-8膜層對(duì)H2O2的阻擋作用較小，因此大部分H2O2分子能夠透過ZIF-8達(dá)到ZIF-8/C3N4/CNT/TNTs光敏電極的表面而被電極表面的光生空穴氧化，因此表現(xiàn)出差異性影響，有利于提高檢測(cè)H2O2的選擇性。而Cu3(BTC)2除具有分子篩效應(yīng)外，還對(duì)H2O2的氧化還原反應(yīng)有催化作用,在堿性條件下Cu3(BTC)2能夠催化H2O2加速其電子轉(zhuǎn)移，因此在Cu3(BTC)2/C3N4/CNT/TNTs光敏