[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

本發明公開了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，傳感器包括用作光電轉化元件的光陽極In₂S₃/In₂O₃/FTO和用于識別左氧氟沙星的陰極rMIP/NPC/FTO。所述傳感器制備步驟如下：步驟1、光陽極In₂S₃/In₂O₃/FTO的制備；步驟2、NPC/FTO的制備；步驟3、陰極rMIP/NPC/FTO的制備。在光照條件下，本發明自供能分子印跡傳感器通過光陽極在光照下驅動陰陽極間形成水/氧循環將光能轉換為電能，依托分子印跡的特異性識別功能使輸出電信號與左氧氟沙星濃度成反比，實現自供能檢測。相對于傳統傳感器技術，本發明構建的自供能分子印跡傳感器無需外加電源和燃料，降低了運行成本，具有高選擇性和穩定性，檢測靈敏度可達0.047nM，對于左氧氟沙星的現場測定極具應用前景。

技術領域

本發明屬于光電化學傳感技術領域，具體涉及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。

背景技術

左氧氟沙星（LEV）是一種氟喹酮類藥物，對于多種致病菌表現出良好的抗菌效果，被廣泛應用于呼吸道感染、皮膚軟組織感染、傷寒等疾病的治療。然而，這類藥物的大量使用和殘留問題對生態環境和水體造成了極大威脅。隨著檢測技術的發展，LEV已在國內外許多水體中被檢出。目前檢測LEV的常用方法包括高效液相色譜法、酶聯免疫吸附測定、分光光度法等。這些方法雖然精確性較高，但存在著耗時長，儀器設備價格昂貴，不適合現場測量等局限。因此，研發一種具有高精確度、便攜廉價的LEV檢測方法是非常必要的。

發明內容

解決的技術問題：針對上述技術問題，本發明提供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，能有效解決上述檢測方法耗時長、費用高、不適合現場檢測等不足之處。

技術方案：

第一方面，本發明提供一種基于光電化學水/氧循環的自供能分子印跡傳感器，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。

第二方面，本發明提供一種第一方面所述的傳感器的制備方法，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。

優選的，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1 h。