一种基于无机钙钛矿量子点CsPbBr3检测双酚A的光电化学传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于无机钙钛矿量子点CsPbBr3检测双酚A的光电化学传感器的制备方法。本发明专利技术以无机钙钛矿量子点CsPbBr3敏化的MgIn2S4纳米片作为基底材料来产生基础光电流响应，提高了传感器的稳定性，以分子印迹技术将双酚A模板分子固定在电极上，然后洗脱，之后再在标准双酚A溶液中浸泡，测试此过程中光电流的信号变化值，实现了双酚A的灵敏检测。其检测限为0.18 nmol/L。nmol/L。

【技术实现步骤摘要】
一种基于无机钙钛矿量子点CsPbBr3检测双酚A的光电化学传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种基于无机钙钛矿量子点CsPbBr3检测双酚A的光电化学传感器的制备方法。具体是采用CsPbBr3量子点敏化的MgIn2S4纳米片作为基础光敏材料，以分子印迹技术首先将目标物双份A模板分子固定在电极上，随后将模板分子洗脱，之后继续将电极浸泡在双酚A标准溶液中，制备了一种检测双酚A的光电化学传感器，属于新型功能材料与生物传感检测


技术介绍

[0002]双酚A，也称BPA，是一种有机化合物。在工业上双酚A被用来合成聚碳酸酯（PC）和环氧树脂等材料。60年代以来就被用于制造塑料（奶）瓶、幼儿用的吸口杯、食品和饮料（奶粉）罐内侧涂层。BPA无处不在，从矿泉水瓶、医疗器械到及食品包装的内里，都有它的身影。每年，全世界生产2700万吨含有BPA的塑料。但BPA也能导致内分泌失调，威胁着胎儿和儿童的健康。癌症和新陈代谢紊乱导致的肥胖也被认为与此有关。欧盟认为含双酚A奶瓶会诱发性早熟，从2011年3月2日起，禁止生产含化学物质双酚A（BPA）的婴儿奶瓶。因此，建立一种快速、准确地检测双酚A的分析方法非常必要。目前已有的双酚A的检测方法有很多，如酶联免疫分析、荧光分析、电化学发光分析等。但酶联免疫分析操作繁琐；荧光分析可控性差、毒性大；电化学发光分析检测时间长。本专利技术设计了一种新型的分子印迹技术对双酚A进行检测，其分析速度快，操作简单，稳定性好，本专利技术设计的光电化学传感器对双酚A的检测限达到0.18 nmol/L。
[0003]CsPbBr3，一种典型的无机钙钛矿量子点材料，具有良好的光催化性能，制作成本低，无毒，具有一定的光稳定性和热稳定性，在可见光照射下，会产生光生电荷，进而形成光电流，但由于其带隙结构的缺陷，光生电子空穴易于复合，使得其本身光电转换效率并不高。MgIn2S4作为一种优秀的三元硫化物具有良好的纳米片形貌，其与CsPbBr3相互作用具有协同作用，从而获得更好的光电性能。采用分子印迹技术将双酚A固定在光电极上，采用洗脱剂将模板分子洗脱后，电极上将暴露模板分子的位点，之后将电极浸入双酚A的标准溶液中，双酚A分子将会靶定在电极暴露的位点上，引起测试光电流的变化，使得该传感器的检测灵敏度大大提高。
[0004]光电化学传感器是基于物质的光电转换特性来确定待测物浓度的一类检测装置。光电化学检测方法具有设备简单、灵敏度高、易于微型化的特点，已经发展成为一种极具应用潜力的分析方法，在食品、环境、医药等领域具有广阔的应用前景。CsPbBr3量子点材料在光电化学传感器方面的应用未见报道。本专利技术基于CsPbBr3量子点和MgIn2S4纳米片成功构建了在可见光下检测双酚A的光电化学传感器。该传感器采用分子印迹技术，将双酚A固定在电极上，之后洗脱，随后在浸泡的方式，实现了对双酚A的灵敏检测。本专利技术制备的光电化学传感器，具有低成本、高灵敏度、特异性好、快速检测、易于制备等优点，实现了在可见光区域对双酚A的快速、高灵敏检测，有效克服了目前双酚A检测方法的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的之一是利用CsPbBr3量子点敏化的MgIn2S4纳米片作为光敏材料。该光敏材料表现出优异的光电性能，在可见光下具有极大的光电转换效率。
[0006]本专利技术目的之二是采用分子印迹技术将检测目标物双酚A首先固定在电极上。
[0007]本专利技术目的之三是利用在模板分子洗脱和双酚A标准溶液在吸附过程中，光电流的变化值，来灵敏检测双酚A的含量。
[0008]本专利技术目的之四是以CsPbBr3量子点敏化的MgIn2S4纳米片作为基底，结合分子印迹技术，制备一种灵敏度高、稳定性好、检测速度快的光电化学传感器，实现了在可见光条件下对双酚A灵敏检测的目的。
[0009]本专利技术的技术方案如下：1、基于一种无机钙钛矿量子点CsPbBr3检测双酚A的光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）CsPbBr3量子点的制备取10 ~ 30 mg溴化铯，20 ~ 40 mg溴化铅和0.1 ~ 0.5 g聚乙烯吡咯烷酮溶于1 ~5 mL的N,N
‑
二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌30 ~ 60 min，后取上述搅拌均匀的溶液100 ~ 500 μL加入到2 ~ 8 mL异丙醇中，继续在室温下剧烈搅拌1 ~ 3 h后，在9000r下离心，离心后将产品分散在1 ~ 5 mL异丙醇中，制得CsPbBr3量子点；（2）MgIn2S4纳米片的制备取0.1 ~ 0.4 g四水合乙酸镁和0.2 ~ 0.5 g水合硝酸铟溶解于10 ~ 30 mL超纯水中，室温下搅拌30 ~ 60 min后，向溶液中加入0.2 ~ 0.4 g的L
‑
半胱氨酸，继续在室温下搅拌10 ~ 30 min后，转入反应釜中，在120 ~ 200
ꢀ°
C条件下水热反应10 ~ 24 h，冷却至室温后，所得产物用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，在40 ~ 60
ꢀ°
C下真空干燥12 h，制得MgIn2S4纳米片材料；（3）光电化学传感器的制备1）将导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；2）取10
ꢀµ
L、4 ~ 10 mg/mL的MgIn2S4水溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面，室温下自然晾干；3）在修饰的电极表面继续滴加10 ~ 30
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L CsPbBr3量子点溶液，室温下自然晾干；4）将修饰的ITO电极浸入到含有0.1 ~ 0.3 mol/L吡咯、5 ~ 30 mmol/L硫酸和10 ~ 30 μmol/L双酚A的水溶液中，利用循环伏安法，对ITO电极进行电沉积，电压范围设置为
‑
0.2 ~ 0.8 V，扫速为100 mV/s；5）电沉积结束后，用体积比为40：1的甲醇和乙酸的混合溶液对ITO电极进行清洗，以洗脱电极上沉积的双酚A模板分子；6）将洗脱后的电极进入浓度为0.0005 ~ 50 μmol/L的双酚A水溶液中，浸泡5 ~ 10 min后，用超纯水清洗电极，制得一种检测双酚A的光电化学传感器。
[0010]2. 如权利要求1所述制备方法制备得到的光电化学传感器的检测方法，其特征在于，步骤如下：（1）使用电化学工作站以三电极体系进行测试，饱和甘汞电极为参比电极，铂丝电
极为辅助电极，制备的ITO修饰的传感器为工作电极，在10 mL、pH 5.0 ~ 8.0的PBS，0.01 ~ 0.5 mol/L的抗坏血酸缓冲溶液中进行测试；（2）用时间
‑
电流法对双酚A进行检测，设置电压为
‑
0.1 ~ 0.1 V，运行时间120 s，光源波长为400 ~ 450 nm；（3）电极放置好之后，每隔20 s开灯持续照射20 s，记录光电流，绘制工作曲线；（4）将待测的双酚A溶液代替双酚A标准溶液进行检测。
[0011]本传感器对双酚A检测线性范围为0.0005 ~ 50 μmol/L，检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于一种无机钙钛矿量子点CsPbBr3检测双酚A的光电化学传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）CsPbBr3量子点的制备取10 ~ 30 mg溴化铯，20 ~ 40 mg溴化铅和0.1 ~ 0.5 g聚乙烯吡咯烷酮溶于1 ~ 5 mL的N,N
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二甲基甲酰胺中，在室温下搅拌30 ~ 60 min，取上述搅拌均匀的溶液100 ~ 500 μL加入到2 ~ 8 mL异丙醇中，继续在室温下剧烈搅拌1 ~ 3 h后，在9000r下离心，离心后将产品分散在1 ~ 5 mL异丙醇中，制得CsPbBr3量子点；（2）MgIn2S4纳米片的制备取0.1 ~ 0.4 g四水合乙酸镁和0.2 ~ 0.5 g水合硝酸铟溶解于10 ~ 30 mL超纯水中，室温下搅拌30 ~ 60 min后，向溶液中加入0.2 ~ 0.4 g的L
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半胱氨酸，继续在室温下搅拌10 ~ 30 min后，转入反应釜中，在120 ~ 200
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C条件下水热反应10 ~ 24 h，冷却至室温后，所得产物用无水乙醇和超纯水各洗涤3次，在40 ~ 60
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C下真空干燥12 h，制得MgIn2S4纳米片材料；（3）光电化学传感器的制备1）将导电玻璃依次用洗洁精、丙酮、乙醇和超纯水超声清洗，氮气吹干；2）取10
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L、4 ~ 10 mg/mL的MgIn2S4水溶液滴加到ITO导电玻璃的导电面，室温下自然晾干；3...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏琴，徐芮，马洪敏，任祥，王欢，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：