一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法技术

本发明专利技术涉及文物检测技术领域，公开了一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法。本发明专利技术利用声化学法在复合Ti3C2T

【技术实现步骤摘要】
一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及文物检测
，尤其涉及一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，在各大考古遗址中出土了大量的纺织品文物，运用科学手段和工具做好出土文物和遗址的研究阐释工作势在必行。无机半导体基光电化学(PEC)免疫分析法作为一种低成本、快速发展的分析方法，在灵敏度、稳定性和快速响应等方面具有优越的特性。然而，短波长激发光源(通常是高能紫外光)可能使生物识别元件失活和带隙窄的半导体产生光腐蚀。因此，有必要研制出在可见/近红外(vis/NIR)激发光源作用下依然具有良好响应性能的光敏材料。
[0003]氧化锌纳米线阵列(ZnO NWA)由于具有直接的电子通道、有效的电子/空穴分离效率、良好的生物相容性在传感领域得到广泛关注，但其宽带隙造成了vis/NIR光吸收差。理论前景证明，Ti3C2T
x
‑
MXene(以下简称MXene)可以提高ZnO NWA等光敏材料对太阳能的利用率，是最有前途的吸光材料之一。即一定强度可见光照射ZnO NWA时，光电子迅速从价带(VB)转移到导带(CB)，MXene促进光生电子从ZnO NWA向MXene转移，由此达到光生电子与空穴高效分离的目的。因此ZnO NWA
‑
MXene纳米复合材料(ZnO
‑
MX)理论上具有更高的光电转换效率。窄带隙硫化银(Ag2S)由于具有高化学稳定性、高红外光吸收性能、低毒性等在红外探测器、生物成像、PEC传感和光敏太阳能电池等领域得到了广泛的应用。受上述启发，Ag2S和MXene也可通过与ZnO NWA构建纳米复合材料来增强ZnO NWA的PEC活性，该策略将有利于提高vis/NIR PEC传感器的检测性能。然而，目前几乎没有vis/NIR PEC免疫传感器在考古领域被应用或报道。

技术实现思路

[0004]为突破传感器在灵敏度、种属特异性和稳定性等方面的三重瓶颈，本专利技术提供了一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法。得益于MXene和Ag2S的引入，ZnO的光吸收范围扩大到vis/NIR光波段并促进光电流信号的放大。利用鼠抗桑蚕丝素蛋白单克隆抗体(anti
‑
SF)作为免疫探针，通过特异性抗体抗原反应将活性分子修饰到电极表面，所得传感器具有出色的灵敏度、特异性、稳定性和重现性等响应性能，可为多种蛋白质文物的检测分析奠定基础。
[0005]本专利技术的具体技术方案为：一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：手风琴状MXene粉末的制备：将LiF和HCl溶液混合于反应釜内衬中，并在冰水浴中搅拌，直到LiF完全溶解；加入Ti3AlC2，在搅拌下进行蚀刻反应；将所得黑色悬浮液离心，洗涤直至pH>6，真空干燥，得到手风琴状MXene粉末。
[0007]步骤2：单层MXene分散液的制备：将手风琴状MXene粉末加入到极性有机溶剂DMSO
中，室温搅拌，离心去除DMSO，直到上清液为中性；将所得MXene浸入水中，超声处理，得到单层MXene分散液。
[0008]Ti3AlC2材料具有典型的层状结构，所获得的MXene分散液像黑色油墨，超声辅助剥离后，手风琴状MXene被分层成厚度约为1.5nm的单层纳米片。
[0009]步骤3：ITO/ZnO
‑
MX电极的制备：ITO玻璃电极切片用丙酮、乙醇和超纯水连续超声清洗，干燥后用打孔机和胶带在电极表面隔离出一个圆；将Zn(CH3COO)2·
2H2O和单层MXene分散液分散在正丙醇中超声处理；将所得分散液旋涂在电极表面的圆区域内；对电极进行煅烧，表面形成ZnO纳米晶薄膜，作为种子层；将电极的导电面斜向下放置在反应釜的内衬中，取单层MXene分散液、Zn(CH3COO)2·
2H2O和C6H
12
N4依次加入到水中搅拌，将所得混合液加入到内衬中并进行加热；所得ITO/ZnO
‑
MX电极用水和乙醇交替洗涤，干燥，室温密封。
[0010]步骤4：ITO/ZnO
‑
MX/Ag2S电极的合成：将ITO/ZnO
‑
MX极在CH4N2S和AgNO3的水溶液中超声紫外照射，进行Ag2SNPs的声化学合成，制得ITO/ZnO
‑
MX/Ag2S电极。
[0011]MXene和Ag2S NPs在可见光照射下能显著提高ZnO的可见光吸收。一方面，光电性能的提高可归因于MXene较低的工作函数和费米能级。具体来讲，当ZnO暴露在激发光下时产生电子
‑
空穴对，因为ZnO的CB比MXene的费米能级更负，所以电子能迅速地从ZnO的CB向MXene转移，电子的运动将导致ZnO的CB位置下降，并在靠近ZnO
‑
MX界面的ZnO中产生一个固定的正电荷，进而在ZnO和MXene之间建立一个肖特基异质结，这个界面可以作为激发电子返回的屏障，成功地阻止光生电子回到ZnO。此外，MXene具有较强的电子转移能力，可以提高电子迁移速率，进一步降低光生电子
‑
空穴对的复合，同时提高光电流响应性能。激发态电子与O2发生反应，形成超氧阴离子自由基(
·
O2‑
)。另一方面，ZnO NWA与Ag2S NPs具有匹配的能带，它们之间形成的异质结阻断了光生电子
‑
空穴对的重组。同时，激发的h
+
从ZnO的VB快速移动到Ag2S的VB，并与氢氧化物离子相互作用，形成
·
OH自由基，从而提高了光电流响应。在近红外光照射下，Ag2S NPs可作为PEC活性成分，具有优异的PEC性能。MXene具有良好的导电性，可以提高Ag2S NPs的电子迁移速率。虽然ZnO几乎没有光电流响应，但它提供了丰富的比表面积，有利于提高光电流响应，进而提高免疫传感平台的灵敏性等性能。
[0012]步骤5：PEC免疫传感器的自组装：先对ITO/ZnO
‑
MX/Ag2S表面用紫外臭氧处理，；然后将盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl溶液滴于电极上以合成聚多巴胺；在红外光照射下干燥后，将anti
‑
SF在电极上孵育；用BSA溶液封闭电极的非特异性结合位点；最后将SF负载在电极上，孵育后得到ITO/ZnO
‑
MX/Ag2S/PDA/anti
‑
SF/BSA/SFPEC免疫传感器，即为丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器。
[0013]本专利技术采用检测性能较于ZnO更优的ZnO
‑
MX/Ag2S纳米复合材料用于构建vis/NIR双光响应PEC免疫传感器，实现对古丝残基的超灵敏鉴定。通过对丝素蛋白的检测，得到最低检测限为1.51pg mL
‑1。同时，与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：手风琴状MXene粉末的制备：将LiF和HCl溶液混合于反应釜内衬中，并在冰水浴中搅拌，直到LiF完全溶解；加入Ti3AlC2，在搅拌下进行蚀刻反应；将所得黑色悬浮液离心，洗涤直至pH>6，真空干燥，得到手风琴状MXene粉末；步骤2：单层MXene分散液的制备：将手风琴状MXene粉末加入到极性有机溶剂DMSO中，室温搅拌，离心去除DMSO，直到上清液为中性；将所得MXene浸入水中，超声处理，得到单层MXene分散液；步骤3：ITO/ZnO
‑
MX电极的制备：ITO玻璃电极切片用丙酮、乙醇和超纯水连续超声清洗，干燥后用打孔机和胶带在电极表面隔离出一个圆；将Zn(CH3COO)2·
2H2O和单层MXene分散液分散在正丙醇中超声处理；将所得分散液旋涂在电极表面的圆区域内；对电极进行煅烧，表面形成ZnO纳米晶薄膜，作为种子层；将电极的导电面斜向下放置在反应釜的内衬中，取单层MXene分散液、Zn(CH3COO)2·
2H2O和C6H
12
N4依次加入到水中搅拌，将所得混合液加入到内衬中并进行加热；所得ITO/ZnO
‑
MX电极用水和乙醇交替洗涤，干燥，室温密封；步骤4：ITO/ZnO
‑
MX/Ag2S电极的合成：将ITO/ZnO
‑
MX极在CH4N2S和AgNO3的水溶液中超声紫外照射，进行Ag2SNPs的声化学合成，制得ITO/ZnO
‑
MX/Ag2S电极；步骤5：PEC免疫传感器的自组装：先对ITO/ZnO
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MX/Ag2S表面用紫外臭氧处理，；然后将盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl溶液滴于电极上以合成聚多巴胺；在红外光照射下干燥后，将anti
‑
SF在电极上孵育；用BSA溶液封闭电极的非特异性结合位点；最后将SF负载在电极上，孵育后得到ITO/ZnO
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MX/Ag2S/PDA/anti
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SF/BSA/SFPEC免疫传感器，即为丝绸检测用双光响应PEC免疫传感器。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1具体包括：将1.7
‑
1.8gLiF和15
‑
25mL8
‑
10M的HCl溶液混合在反应釜内衬中，并在冰水浴中搅拌8
‑
12min，直到LiF完全溶解；加入0.8
‑
1.2gTi3AlC2，在35
‑
45℃、搅拌下进行蚀刻反应20
‑
28h；将所得黑色悬浮液以6000
‑
8000rpm的转速离心，洗涤直到pH>6，在55
‑
65℃下真空干燥7
‑
9h，得到手风琴状MXene粉末。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2具体包括：将0.4
‑
0.6g手风琴状MXene粉末加入到8
‑
12mL极性有机溶剂DMSO中，室温搅拌20
‑
28h，8000
‑
12000rpm离心2
‑
4min以去除DMSO，直到上清液为中性；将所得MXene浸入80
‑
120mL水中超声5
‑
7h，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晴晴，王秉，李艺畅，杜浩，张超，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：