本發(fā)明屬于光電化學(xué)傳感檢測(cè)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種光電化學(xué)傳感芯片及便攜式定量裝置。

背景技術(shù)：

1、光電化學(xué)(photoelectrochemical，pec)技術(shù)具備電化學(xué)方法高靈敏度、低背景噪聲、裝置易于搭建等優(yōu)勢(shì)，其激勵(lì)信號(hào)和響應(yīng)信號(hào)是兩種不同形式的信號(hào)，具有幾乎為零的背景信號(hào)，被應(yīng)用于疾病診斷、環(huán)境檢測(cè)、食品安全等方面。但目前基于pec的便攜式檢測(cè)裝置的研發(fā)還比較欠缺，實(shí)驗(yàn)室所用的pec檢測(cè)體系大多是用大型的激發(fā)光源搭配電化學(xué)工作站來搭建的，不利于原位現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決上述技術(shù)問題，為此，本發(fā)明提出一種光電化學(xué)傳感芯片及便攜式定量裝置，可用于[fe(cn)6]4-檢測(cè)。

2、在闡述本發(fā)明的方案之前，對(duì)以下英文簡稱予以解釋：tio2：二氧化鈦；mpa-cdsqds：巰基丙酸封端的硫化鎘量子點(diǎn)；pdda：二甲基二烯丙基氯化銨；aa：抗壞血酸。

3、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

4、一方面，本發(fā)明提供了一種光電化學(xué)傳感芯片的制備方法，包括：s1、制

5、備圖案化的ito芯片，ito芯片包括由激光雕刻以后露出的玻璃絕緣基底的部分，以及包括由激光雕刻以后所保留的ito導(dǎo)電薄膜的部分，還包括ito電極；

6、s2、將tio2懸濁液滴加到ito電極，自然晾干，再煅燒，得到tio2/ito電極，降到室溫，再使用pdda將mpa-cds?qds通過靜電作用層層組裝在tio2/ito電極的表面，最終得到cds/tio2/ito電極。

7、在一些實(shí)施方案中，步驟s2包括：將步驟s1制備的ito芯片依次在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗，用惰性氣體吹干以后放入烘箱80℃烘干，將tio2用純水分散，制成4mg/ml的懸濁液，渦旋以后超聲，使其均勻分散，接著取30μl的tio2懸濁液滴加到ito電極，使其自然晾干，然后放入馬弗爐中，450℃煅燒1小時(shí)，得到tio2/ito電極，等電極降到室溫以后，將15μl?2％的pdda滴加到電極表面，等待一段時(shí)間，用超純水淋洗，然后繼續(xù)在電極表面滴加10μl0.5mg/ml的mpa-cds?qds，等待一段時(shí)間，用超純水淋洗，得到cds/tio2/ito電極。

8、本發(fā)明技術(shù)方案的檢測(cè)原理為：通過煅燒和靜電組裝的方式，在ito芯片的ito電極表面依次修飾了tio2和cds，制備光電化學(xué)傳感芯片。光電活性材料是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，tio2具有低毒性以及化學(xué)和熱穩(wěn)定性，在紫外光的激發(fā)下，可以產(chǎn)生上百微安的光電流響應(yīng)。然而，tio2的禁帶寬度較寬，無法有效吸收可見光，且tio2顯示出高光生電荷復(fù)合率。而小帶隙半導(dǎo)體與大帶隙半導(dǎo)體的耦合可以促進(jìn)電荷分離，使用pec性能優(yōu)越的小帶隙的硫化鎘(cds)量子點(diǎn)與大帶隙的tio2材料復(fù)合可以有效阻止tio2光生電子-空穴的復(fù)合現(xiàn)象，提高光電流相應(yīng)，并將其吸收帶擴(kuò)大到可見光范圍，可有效緩解紫外光對(duì)生物類靶標(biāo)的損傷。由于[fe(cn)6]4-可被光生空穴氧化，又被aa還原，因此可作為中間電子供體，通過aa不斷為光敏材料提供電子，增強(qiáng)光電流信號(hào)，從而光電化學(xué)傳感芯片能夠?qū)崿F(xiàn)[fe(cn)6]4-的定量檢測(cè)，且穩(wěn)定性好、靈敏度高。

9、在一些具體的實(shí)施方案中，步驟s1激光雕刻所露出的圖案上部為u型，下部是接在u型底部中央的一條直線線段，狀若叉子，ito電極位于u型底部，被u型包圍，且為圓形。

10、另一方面，本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述制備方法所制備的光電化學(xué)傳感芯片。

11、另一方面，本發(fā)明還提供了一種便攜式定量裝置，包括：上述所制備的光電化學(xué)傳感芯片、led光源模塊和電流檢測(cè)模塊，電流檢測(cè)模塊用于光電流的測(cè)量和測(cè)量信號(hào)的傳輸，led光源模塊使用3w的led紫色燈珠作為激發(fā)光源，結(jié)合鋰電池、恒流調(diào)光電路以及聚光光路實(shí)現(xiàn)了410nm激發(fā)光的穩(wěn)定輸出，使修飾電極表面的pec材料吸收光子產(chǎn)生光電流。

12、在便攜式定量裝置中，由于cds/tio2復(fù)合材料在410nm波長的光激發(fā)下有較好的電流響應(yīng)，led光源模塊使用3w的led紫色燈珠作為激發(fā)光源，結(jié)合鋰電池、恒流調(diào)光電路以及聚光光路實(shí)現(xiàn)了410nm激發(fā)光的穩(wěn)定輸出，為光電化學(xué)傳感芯片供合適的激勵(lì)光源，另外，在便攜式定量裝置中，電流檢測(cè)模塊能夠?qū)y(cè)量信號(hào)傳輸至外部的便攜式智能設(shè)備(例如手機(jī))進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，得到檢測(cè)結(jié)果，便攜式定量裝置具有穩(wěn)定性好、低成本、檢測(cè)快速、便攜等優(yōu)勢(shì)，其在各種生物類靶標(biāo)的檢測(cè)中具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種光電化學(xué)傳感芯片的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電化學(xué)傳感芯片的制備方法，其特征在于，步驟s2包括：將步驟s1制備的ito芯片依次在丙酮、乙醇、去離子水中超聲清洗，用惰性氣體吹干以后放入烘箱80℃烘干，將tio2用純水分散，制成4mg/ml的懸濁液，渦旋以后超聲，使其均勻分散，接著取30μl的tio2懸濁液滴加到ito電極，使其自然晾干，然后放入馬弗爐中，450℃煅燒1小時(shí)，得到tio2/ito電極，等電極降到室溫以后，將15μl2％的pdda滴加到電極表面，等待一段時(shí)間，用超純水淋洗，然后繼續(xù)在電極表面滴加10μl?0.5mg/ml的mpa-cds?qds，等待一段時(shí)間，用超純水淋洗，得到cds/tio2/ito電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種光電化學(xué)傳感芯片的制備方法，其特征在于，步驟s1激光雕刻所露出的圖案上部為u型，下部是接在u型底部中央的一條直線線段，ito電極位于u型底部，被u型包圍，且為圓形。

4.一種光電化學(xué)傳感芯片，其特征在于，采用權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的光電化學(xué)傳感芯片的制備方法制備而成。

5.一種便攜式定量裝置，其特征在于，包括：如權(quán)利要求4所述的光電化學(xué)傳感芯片、led光源模塊和電流檢測(cè)模塊，電流檢測(cè)模塊用于光電流信號(hào)的檢測(cè)和傳輸，led光源模塊使用3w的led紫色燈珠作為激發(fā)光源，結(jié)合鋰電池、恒流調(diào)光電路以及聚光光路實(shí)現(xiàn)了410nm激發(fā)光的穩(wěn)定輸出，使修飾電極表面的pec材料吸收光子產(chǎn)生光電流。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種光電化學(xué)傳感芯片的制備方法，先制備圖案化的ITO芯片，然后在ITO芯片的ITO電極表面依次修飾TiO<subgt;2</subgt;和CdS，最終獲得光電化學(xué)傳感芯片，光電化學(xué)傳感芯片能夠?qū)崿F(xiàn)[Fe(CN)<subgt;6</subgt;]<supgt;4?</supgt;的定量檢測(cè)，且穩(wěn)定性好、靈敏度高。本發(fā)明還公開了一種包括上述光電化學(xué)傳感芯片的便攜式定量裝置，便攜式定量裝置具有穩(wěn)定性好、低成本、檢測(cè)快速、便攜等優(yōu)勢(shì)，其在各種生物類靶標(biāo)的檢測(cè)中具有很好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：易長青,余梓沛,潘江妃
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15