本发明专利技术公开了一种光电化学对硫磷传感器的制备方法。属于新型纳米功能材料与生物传感器技术领域。本发明专利技术首先制备了一种新型二维纳米光敏材料Mn-MoO3/TiO2@g-C3N4，利用该材料的良好的生物相容性和大的比表面积，负载上对硫磷抗体，然后通过戊二醛的交联作用固定碱性磷酸酶，在进行检测时，由于碱性磷酸酶可以催化L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP原位产生L-抗坏血酸AA，并进而为光电检测提供电子供体，再利用抗体与抗原的特异性定量结合对电子传输能力的影响，使得光电流强度相应降低，最终制得了成本低、灵敏度高、特异性好、检测快速、制备简单的检测对硫磷的无标记的光电化学生物传感器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光电化学对硫磷传感器的制备方法。属于新型纳米功能材料与生物传感器
技术介绍
对硫磷是一种广谱性高毒杀虫剂，具有触杀、胃毒、熏蒸作用，并能渗透入植物体内。对硫磷对昆虫作用很快，可用于防治棉花、苹果、柑桔、梨、桃等果树害虫及麦红蜘蛛等。在土壤中，对硫磷可通过水的淋溶作用而稍向土壤深层迁移。土壤中的对硫磷可以通过植物根部吸收而进入植物体内。人们误食这类植物或含有其残留物的植物后，对硫磷能通过消化道、呼吸道及完整的皮肤和粘膜进入人体，会出现恶心、呕吐、头痛、泻肚、全身软弱无力等中毒初步症状，长期食用或过量食用会导致癌变。目前，检测对硫磷的方法主要有色谱法、质谱法等。此类方法仪器贵重、操作复杂，化验人员需要专业培训后才能进行检测。因此，研发成本低、检测快、灵敏度高、特异性强的对硫磷传感器具有重要意义。光电化学传感器由于灵敏度高、检测成本低等特点，近几年被越来越多的研究者所关注。光电化学传感器是基于外加光源激发光电敏感材料导致电子-空穴对进行分离，在合适的偏电位条件下，实现电子在电极、半导体及修饰物和分析物上的快速传递，并形成光电流。在最优条件下，利用生物免疫结合，分析物浓度的变化会直接影响光电流的大小，就可以根据光电流的变化实现对分析物的定性定量分析。光电化学传感器最关键技术就是对光电流的大小及稳定性等性能的提高。二氧化钛是应用最为广泛的一种光催化剂和光生电子基质材料，由于片状二氧化钛纳米材料能够暴露更多的高指数晶面，具有更高的光催化活性，二氧化钛纳米片具有比纳米粒子更好地应用前景，对于二氧化钛纳米片的研究也备受关注。而单一的二氧化钛纳米材料的光生电子-空穴对易复合，从而导致光电信号的减弱，并且二氧化钛导电性差也限制了由单一二氧化钛纳米材料构建的光电化学传感器的灵敏度普遍不高，不利于实际应用。但是，在半导体纳米材料上修饰或复合特殊的纳米材料，可以有效提高光生载流子对的有效浓度，提高光电转换效率，并大大提高检测灵敏度。因此，设计、制备高效、稳定的二氧化钛纳米片及其修饰物是制备光电化学传感器的关键技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备简单、灵敏度高、检测快速、特异性强的光电化学对硫磷传感器的制备方法，所制备的传感器，可用于对硫磷的快速、灵敏检测。基于此目的，本专利技术首先制备了一种新型二维纳米光敏材料，即氮化碳上原位复合锰掺杂的氧化钼/二氧化钛纳米片的二维纳米复合材料Mn-MoO3/TiO2g-C3N4，利用该材料的良好的生物相容性和大的比表面积，负载上对硫磷抗体，然后通过戊二醛的交联作用固定碱性磷酸酶，在进行检测时，由于碱性磷酸酶可以催化L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP原位产生L-抗坏血酸AA，并进而为光电检测提供电子供体，再利用抗体与抗原的特异性定量结合对电子传输能力的影响，使得光电流强度相应降低，最终实现了采用无标记的光电化学方法检测对硫磷的生物传感器的构建。本专利技术采用的技术方案如下：1.一种基于二维纳米光敏材料的光电化学对硫磷传感器的制备方法，所述的二维纳米光敏材料为氮化碳上原位复合锰掺杂的氧化钼/二氧化钛纳米片的二维纳米复合材料Mn-MoO3/TiO2g-C3N4，所述的光电化学对硫磷传感器由工作电极、Mn-MoO3/TiO2g-C3N4、对硫磷抗体、牛血清白蛋白、戊二醛、碱性磷酸酶组成；其特征在于，所述的制备方法包括以下制备步骤：a.Mn-MoO3/TiO2g-C3N4的制备；b.光电化学对硫磷传感器的制备；其中，步骤a制备Mn-MoO3/TiO2g-C3N4的具体步骤为：首先，取0.6~1.0mmol钼酸钠和0.8~1.2mmol锰盐加入到5mL钛酸四丁酯中，搅拌过程中，缓慢加入0.5~0.8mL氢氟酸，160~200℃下在反应釜中反应18~24小时，冷却至室温后，用超纯水和无水乙醇离心洗涤三次后，50℃下真空干燥；其次，取150~250mg干燥后的固体与400mg三聚氰胺混合，并研磨成粉末；然后，将研磨的粉末放入马弗炉中，升温速度为1~3℃/min，在480~560℃下煅烧0.5~5小时；最后，将煅烧后的粉末冷却至室温，即制得Mn-MoO3/TiO2g-C3N4；所述的锰盐选自下列之一：硫酸锰、氯化锰、硝酸锰；步骤b制备光电化学对硫磷传感器的具体步骤为：（1）以ITO导电玻璃为工作电极，在电极表面滴涂8~12μL的Mn-MoO3/TiO2g-C3N4溶胶，室温下晾干；（2）将步骤（1）中得到的电极用缓冲溶液PBS清洗，继续在电极表面滴涂8~12μL10μg/mL的对硫磷抗体溶液，4℃冰箱中保存晾干；（3）将步骤（2）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂8~12μL浓度为100μg/mL的牛血清白蛋白溶液，4℃冰箱中保存晾干；（4）将步骤（3）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂2~4μL的戊二醛溶液，4℃冰箱中保存晾干；（5）将步骤（4）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂6~10μL浓度为20μg/mL的碱性磷酸酶溶液，4℃冰箱中保存晾干；（6）将步骤（5）中得到的电极用PBS清洗，在4℃冰箱中保存晾干后，即制得光电化学对硫磷传感器；所述的Mn-MoO3/TiO2g-C3N4溶胶为将50mg的Mn-MoO3/TiO2g-C3N4粉末溶于10mL超纯水中，并超声30min后制得的水溶胶；所述的PBS为10mmol/L的磷酸盐缓冲溶液，所述的磷酸盐缓冲溶液的pH值为7.4；所述的戊二醛溶液为体积比为2.5%的戊二醛水溶液。2.本专利技术所述的制备方法所制备的光电化学对硫磷传感器的应用，其特征在于，包括如下应用步骤：a.标准溶液配制：配制一组包括空白标样在内的不同浓度的对硫磷标准溶液；b.工作电极修饰：将如权利要求1所述的制备方法所制备的光电化学对硫磷传感器为工作电极，将步骤a中配制的不同浓度的对硫磷标准溶液分别滴涂到工作电极表面，4℃冰箱中保存；c.工作曲线绘制：将饱和甘汞电极作为参比电极，铂丝电极作为辅助电极，与步骤b所修饰好的工作电极组成三电极系统，连接到光电化学检测设备上；在电解槽中先后加入15mLpH=5.4的Tris–HCl缓冲溶液和5mL10mmol/L的L-抗坏血酸-2-磷酸三钠盐AAP溶液；采用i-t测试手段，根据所得的光电流值与对硫磷标准溶液浓度之间的关系，绘制工作曲线；d.对硫磷的检测：用待测样品代替步骤a中的对硫磷标准溶液，按照步骤b和c中的方<本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于二维纳米光敏材料的光电化学对硫磷传感器的制备方法，所述的二维纳米光敏材料为氮化碳上原位复合锰掺杂的氧化钼/二氧化钛纳米片的二维纳米复合材料Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4，所述的光电化学对硫磷传感器由工作电极、Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4、对硫磷抗体、牛血清白蛋白、戊二醛、碱性磷酸酶组成；其特征在于，所述的制备方法包括以下制备步骤：a. Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4的制备；b. 光电化学对硫磷传感器的制备；其中，步骤a制备Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4的具体步骤为：首先，取0.6~1.0 mmol钼酸钠和0.8~1.2 mmol锰盐加入到5 mL钛酸四丁酯中，搅拌过程中，缓慢加入0.5~0.8 mL氢氟酸，160~200 ℃下在反应釜中反应18~24小时，冷却至室温后，用超纯水和无水乙醇离心洗涤三次后，50℃下真空干燥；其次，取150~250 mg干燥后的固体与400 mg三聚氰胺混合，并研磨成粉末；然后，将研磨的粉末放入马弗炉中，升温速度为1~3 ℃/min，在 480~560℃下煅烧0.5~5小时；最后，将煅烧后的粉末冷却至室温，即制得Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4；所述的锰盐选自下列之一：硫酸锰、氯化锰、硝酸锰；步骤b制备光电化学对硫磷传感器的具体步骤为：（1）以ITO导电玻璃为工作电极，在电极表面滴涂8~12 µL的Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4溶胶，室温下晾干；（2）将步骤（1）中得到的电极用缓冲溶液PBS清洗，继续在电极表面滴涂8~12 µL 10 µg/mL的对硫磷抗体溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；（3）将步骤（2）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂8~12 µL 浓度为100 µg/mL的牛血清白蛋白溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；（4）将步骤（3）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂2~4 µL 的戊二醛溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；（5）将步骤（4）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂6~10 µL 浓度为20µg/mL的碱性磷酸酶溶液，4 ℃ 冰箱中保存晾干；（6）将步骤（5）中得到的电极用PBS清洗，在4 ℃ 冰箱中保存晾干后，即制得光电化学对硫磷传感器；所述的Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4溶胶为将50 mg 的Mn‑MoO3/TiO2@g‑C3N4粉末溶于10 mL超纯水中，并超声30 min后制得的水溶胶；所述的PBS为10mmol/L的磷酸盐缓冲溶液，所述的磷酸盐缓冲溶液的pH值为7.4；所述的戊二醛溶液为体积比为2.5%的戊二醛水溶液。...
【技术特征摘要】
1.一种基于二维纳米光敏材料的光电化学对硫磷传感器的制备方法，所述的二维纳米
光敏材料为氮化碳上原位复合锰掺杂的氧化钼/二氧化钛纳米片的二维纳米复合材料Mn-
MoO3/TiO2g-C3N4，所述的光电化学对硫磷传感器由工作电极、Mn-MoO3/TiO2g-C3N4、对硫磷
抗体、牛血清白蛋白、戊二醛、碱性磷酸酶组成；
其特征在于，所述的制备方法包括以下制备步骤：
a.Mn-MoO3/TiO2g-C3N4的制备；
b.光电化学对硫磷传感器的制备；
其中，步骤a制备Mn-MoO3/TiO2g-C3N4的具体步骤为：
首先，取0.6~1.0mmol钼酸钠和0.8~1.2mmol锰盐加入到5mL钛酸四丁酯中，搅拌过
程中，缓慢加入0.5~0.8mL氢氟酸，160~200℃下在反应釜中反应18~24小时，冷却至室温
后，用超纯水和无水乙醇离心洗涤三次后，50℃下真空干燥；其次，取150~250mg干燥后的
固体与400mg三聚氰胺混合，并研磨成粉末；然后，将研磨的粉末放入马弗炉中，升温速度
为1~3℃/min，在480~560℃下煅烧0.5~5小时；最后，将煅烧后的粉末冷却至室温，即制得
Mn-MoO3/TiO2g-C3N4；
所述的锰盐选自下列之一：硫酸锰、氯化锰、硝酸锰；
步骤b制备光电化学对硫磷传感器的具体步骤为：
（1）以ITO导电玻璃为工作电极，在电极表面滴涂8~12μL的Mn-MoO3/TiO2g-C3N4溶胶，
室温下晾干；
（2）将步骤（1）中得到的电极用缓冲溶液PBS清洗，继续在电极表面滴涂8~12μL10μ
g/mL的对硫磷抗体溶液，4℃冰箱中保存晾干；
（3）将步骤（2）中得到的电极用PBS清洗，继续在电极表面滴涂8~12μL浓度为100μg/
mL的牛血清白蛋白溶液，4℃冰箱中保...
【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，庞雪辉，李燕，王晓东，魏琴，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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