[發明專利]一種基于光電化學水/氧循環的自供能分子印跡傳感器及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210846305.9
• 申請日: 2022-07-19
• 公開（公告）號: CN115389578A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 白雪;朱祖月;季業彤
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/416
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃欣

1.一種基于光電化學水/氧循環的自供能分子印跡傳感器，其特征在于：所述傳感器包括光陽極和陰極，所述光陽極為In₂S₃/In₂O₃/FTO，所述陰極為rMIP/NPC/FTO；

所述傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、光陽極In₂S₃/In₂O₃/FTO的制備：將FTO置于前驅液中進行水熱反應，反應完成后，取出于氮氣保護下進行高溫退火，得到光陽極In₂S₃/In₂O₃/FTO，所述前驅液由無水氯化銦溶液和硫脲溶液混合制得；

步驟2、NPC/FTO的制備：在室溫攪拌下，將六水合硝酸鋅的甲醇溶液逐滴加入到2-甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮的甲醇溶液中，混合完成后將溶液在室溫下靜置老化，隨后將白色沉淀物離心洗滌并干燥，得到沸石咪唑酯骨架結構材料ZIF-8；然后，將ZIF-8在氮氣保護下進行高溫碳化，得到陰極材料NPC；最后，將NPC粉末分散于去離子水中得到NPC分散液，滴涂于FTO電極上，干燥后得到NPC/FTO；

步驟3、陰極rMIP/NPC/FTO的制備：將步驟2得到的NPC/FTO浸入電聚合液中進行首次循環伏安掃描，得到MIP/NPC/FTO電極；然后，將MIP/NPC/FTO電極浸入到洗脫液中進行再次循環伏安掃描，得到陰極rMIP/NPC/FTO。

2.如權利要求1所述的基于光電化學水/氧循環的自供能分子印跡傳感器，其特征在于：步驟1中所述前驅液中無水氯化銦的終濃度為0.08M，硫脲的終濃度為0.16M；水熱反應溫度為140~180℃，反應時長為4~8h；退火溫度為400℃，退火時間為1h。

3.如權利要求1所述的基于光電化學水/氧循環的自供能分子印跡傳感器，其特征在于：步驟2中所述六水合硝酸鋅的甲醇溶液中六水合硝酸鋅和甲醇的用量比例為350mg:15mL，所述2-甲基咪唑和聚乙烯吡咯烷酮的甲醇溶液中2-甲基咪唑、聚乙烯吡咯烷酮和甲醇的用量比例為500mg:100mg:15mL；靜置老化時間為24h；碳化溫度為700℃，升溫速率為2℃/min，碳化時間為2h；所述NPC分散液中NPC與去離子水的用量比例為2mg：1mL，且在FTO電極上的滴涂面積為2cm²，每次滴涂量為500~700μL，共滴涂3次。

4.如權利要求1所述的基于光電化學水/氧循環的自供能分子印跡傳感器，其特征在于：步驟3中所述電聚合液由左氧氟沙星、吡咯和磷酸緩沖液混合制得，其中左氧氟沙星的終濃度為4~6mM，吡咯的終濃度為0.05~0.15M，磷酸緩沖液的終濃度為0.1M，所述磷酸緩沖液的pH值為2，首次循環伏安掃描范圍為-0.2~0.9V，循環伏安圈數為10~20圈；所述洗脫液為0.1M的氫氧化鈉溶液，再次循環伏安掃描范圍為-0.2~0.9V，循環伏安圈數為5~10圈。

5.如權利要求1所述的傳感器在檢測左氧氟沙星中的應用。

6.如權利要求5所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：

首先，將陰極rMIP/NPC/FTO與光陽極In₂S₃/In₂O₃/FTO浸入含有不同濃度左氧氟沙星的磷酸緩沖液中，氙燈光源在光陽極側垂直照射，使用電化學工作站記錄光電流響應，將獲得的光電流響應差值與左氧氟沙星濃度的對數值做標準曲線；

其次，將陰極rMIP/NPC/FTO與光陽極In₂S₃/In₂O₃/FTO浸入未知濃度的左氧氟沙星的磷酸緩沖液中，氙燈光源在光陽極側垂直照射，使用電化學工作站記錄光電流響應，收集未知濃度的左氧氟沙星溶液的光電信號；

最后，計算未知濃度的左氧氟沙星溶液的光電流信號與空白樣的差值并代入標準曲線中，計算出未知濃度的左氧氟沙星溶液的濃度。