基于制造技术

本发明专利技术属于光电化学传感技术领域，具体涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于Z型钛酸镍
‑
聚苯胺异质结的光电化学适配体传感器的构建方法及其用途


[0001]本专利技术属于光电化学传感
，具体涉及一种基于
Z
型钛酸镍
‑
聚苯胺
(NiTiO3‑
PANI)
异质结的光电化学适配体传感器的构建及其用于赭曲霉毒素
A
检测的用途
。

技术介绍

[0002]赭曲霉毒素
A(OTA)
是由曲霉菌和青霉菌产生的次级代谢产物，广泛存在于自然界中，毒性强，被国家规定为
IIB
类致癌物
。
生长中的农作物容易在受到真菌毒素侵染，影响作物产量；如果农作物贮存
、
运输
、
加工
、
保藏的外部环境满足真菌的生长条件，真菌会持续生长；进一步，人或动物误食受
OTA
侵染的农作物会造成免疫力下降，甚至危害生命健康
。
目前，大多数的研究聚焦于检测农作物中的
OTA
，然而忽略了其重要来源
—
土壤
。
作物收获后，残留在土壤中的
OTA
会被之后种植的作物吸收和富集，引起更严重的侵染问题
。
国家规定谷物及其制品中
OTA
的限量保准为
5.0
μ
g/kg。
因此，实现农作物和土壤中
OTA
的灵敏
、
精准检测，对提高作物产量和实现土壤质量监测具有重要意义
。
[0003]光电化学法由于其背景信号低
、
灵敏度高
、
设备易于小型化的优点引起广泛关注，是目前最具发展潜力的
OTA
检测方法之一
。NiTiO3因其大的比表面积
、
强光吸收能力以及在可见光范围内的化学稳定性吸引了其在光电化学传感方面的应用
。
然而，
NiTiO3由于带隙窄和光生电子
‑
空穴复合快，导致光利用效率低
、
光催化活性差
。
目前，提高
NiTiO3光催化性能的方法主要是提高光生电子
‑
空穴对的分离效率，而构建异质结被认为是最有效的方法之一
。
其与传统的
type
‑
II
型异质结相比，
Z
型异质结具有更好的光捕获能力
、
空间上相互分离的氧化和还原活性位点
。
基于此，本专利技术构建了一种基于
NiTiO3‑
PANI
异质结的光电化学适配体传感器，可实现对复杂基质中
OTA
的精准
、
灵敏分析
。

技术实现思路

[0004]针对
NiTiO3电子
‑
空穴易复合以及复杂基质样品干扰大的问题，本专利技术通过将钛酸镍
(NiTiO3)
与聚苯胺
(PANI)
复合，设计制备了高效的直接
Z
型
NiTiO3‑
PANI
异质结，实现了土壤和玉米中
OTA
的高灵敏
、
精准检测
。
[0005]本专利技术通过静电吸附法设计制备了一种直接
Z
型
NiTiO3‑
PANI
异质结，将其作为基底产生较强光电流
。
双功能
PANI
一方面与
NiTiO3在可见光范围内的光吸收优势互补，拓宽了光吸收范围，与
NiTiO3形成
Z
型异质结后提高电子
‑
空穴对的分离效率；另一方面，具有高导电性和亲水性的
PANI
可以对
NiTiO3表面进行功能化，提高复合材料在水溶液中的分散性，进一步提高了电子转移速率
。
目前，光电化学适配体传感器检测土壤中
OTA
的研究未见报道
。
基于此，本专利技术采用逐层修饰法构建了一种基于直接
Z
型
NiTiO3‑
PANI
异质结的光电化学适配体传感器，具有制作简单
、
检测限低
、
选择性强
、
稳定性好等优点，此外，通过对农田中的玉米和土壤样品进行分析，验证了该适配体传感器的适用性
。
[0006]本专利技术提供了一种基于直接
Z
型
NiTiO3‑
PANI
异质结的光电化学适配体传感器的
构建方法，具体包括以下步骤：
[0007](1)NiTiO3纳米材料的制备：
[0008]首先，将四水乙酸镍加入到乙二醇中，超声分散形成均匀的溶液，然后在搅拌条件下向溶液中加入钛酸四丁酯，搅拌过程中有蓝色前驱体沉淀生成，继续搅拌反应后，离心收集沉淀物，用乙醇洗涤，将洗涤后的沉淀进行干燥，得到的产物为钛酸镍前驱体；最后将钛酸镍前驱体进行煅烧，煅烧后经研磨得到粉末，即为
NiTiO3纳米材料；
[0009]优选的，步骤
(1)
中的四水乙酸镍
、
乙二醇和钛酸四丁酯的用量比为
2.067g
：
50mL
：
2.833mL
；所述继续搅拌反应的时间为
1h
；干燥的温度为
60
‑
80℃
，时间为
6h
；煅烧的温度为
600℃
，升温速度为
2℃/min
，煅烧时间为
2h。
[0010](2)NiTiO3‑
PANI
异质结复合材料的制备：
[0011]首先，将步骤
(1)
制备的
NiTiO3纳米材料和
PANI
分散于
N
，
N
二甲基乙酰胺
(DMAC)
和水的混合溶液中，并在室温下搅拌后，离心收集沉淀物并用乙醇洗涤，洗涤后的产物再经干燥后得到
NiTiO3‑
PANI
异质结复合材料；
[0012]优选的，步骤
(2)
中的
NiTiO3纳米材料
、PANI、
混合溶液的用量关系为
6mg
：
1.2
～
30mg
：
4mL
；其中混合溶液中
N
，
N
二甲基乙酰胺
(DMAC)
和水的体积比为9：1；室温下搅拌的速度为
650rpm
，搅拌的时间为
24h。
[0013]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于
Z
型钛酸镍
‑
聚苯胺异质结的光电化学适配体传感器的构建方法，其特征在于，包含步骤如下：
(1)NiTiO3纳米材料的制备：首先，将四水乙酸镍加入到乙二醇中，超声分散形成均匀的溶液，然后在搅拌条件下向溶液中加入钛酸四丁酯，搅拌过程中有蓝色前驱体沉淀生成，继续搅拌反应后，离心收集沉淀物，用乙醇洗涤，将洗涤后的沉淀进行干燥，得到的产物为钛酸镍前驱体；最后将钛酸镍前驱体进行煅烧，煅烧后经研磨得到粉末，即为
NiTiO3纳米材料；
(2)NiTiO3‑
PANI
异质结复合材料的制备：首先，将步骤
(1)
制备的
NiTiO3纳米材料和
PANI
分散于
N
，
N
二甲基乙酰胺和水的混合溶液中，并在室温下搅拌后，离心收集沉淀物并用乙醇洗涤，洗涤后的产物再经干燥后得到
NiTiO3‑
PANI
异质结复合材料；
(3)
将氧化铟锡玻璃电极先依次置于乙醇和水中超声处理，然后再将处理后的电极于氢氧化钠溶液中煮沸一段时间，最后再依次置于乙醇和超纯水超声处理，得到预处理后的
ITO
电极；
(4)
将步骤
(2)
中制备得到的
NiTiO3‑
PANI
异质结复合材料分散于超纯水中，得到
NiTiO3‑
PANI
分散液；然后将
NiTiO3‑
PANI
分散液修饰到步骤
(3)
中预处理后的
ITO
电极表面，经孵育后得到的产品记为
NiTiO3‑
PANI/ITO
；
(5)
首先配制醋酸溶液，然后将壳聚糖溶解在醋酸溶液中得到壳聚糖溶液，然后将得到的壳聚糖溶液修饰到步骤
(4)
得到的
NiTiO3‑
PANI/ITO
表面，经孵育后得到的产品记为
CS/NiTiO3‑
PANI/ITO
；
(6)
将
OTA
适配体溶液修饰于步骤
(5)
得到的
CS/NiTiO3‑
PANI/ITO
表面，经孵育后使用磷酸盐缓冲液淋洗，经淋洗
、
晾干后得到基于直接
Z
型
NiTiO3‑
PANI
异质结的光电化学适配体传感器，记为
Apt/CS/NiTiO3‑
PANI/ITO。2.
根据权利要求1所述的基于
Z
型钛酸镍
‑
聚苯胺异质结的光电化学适配体传感器的构建方法，其特征在于，步骤
(1)
中的四水乙酸镍
、
乙二醇和钛酸四丁酯的用量比为
2.067g
：
50mL
：
2.833mL
；所述继续搅拌反应的时间为
1h
；干燥的温度为
60
‑
80℃
，时间为
6h
；煅烧的温度为
600℃
，升温速度为
2℃/min
，煅烧时间为
2h。3.
根据权利要求1所述的基于
Z
型钛酸镍
‑
聚苯胺异质结的光电化学适配体传感器的构建方法，其特征在于，步骤
(2)
中的
NiTiO3纳米材料
、PANI、
混合溶液的用量关系为
6mg
：
1.2
～
30mg
：
4mL
；其中混合溶液中
N
，
N
二甲基乙酰胺和水的体积比为9：1；室温下搅拌的速度为
650rpm
，搅拌的时间为
24h。4.
根据权利要求1所述的基于
Z
型钛酸镍
‑
聚苯胺异质结的光电化学适配体传感器的构建方法，其特征在于，步骤
(3)
中的
ITO
电极的直径为
6mm
，所用的氢氧化钠溶液为
0.3M
，煮沸时间为
30min
；所述超声处理的时间均为
15min。5.
根据权利要求1所述的基于
...

【专利技术属性】
技术研发人员：由天艳，宫清法，刘东，孟淑云，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：