光電化學(xué)傳感器

光電化學(xué)傳感器的研究進(jìn)展光電化學(xué)傳感器原理光電化學(xué)過程：指分子、離子或半導(dǎo)體材料等因吸收光子使電子受激發(fā)產(chǎn)生的電荷傳遞，從而實現(xiàn)光能向電能的轉(zhuǎn)化過程光能電能

傳感器定量基礎(chǔ)

+目標(biāo)待測物具有光電活性的物質(zhì)物理、化學(xué)作用光電流或光電壓

光電檢測方法

激發(fā)源：光信號檢測信號：電信號特點(diǎn)背景信號低靈敏度高設(shè)備價廉光電化學(xué)傳感器分類電位型傳感器：光尋址電位型傳感器（LAPS）

電流型傳感器被測物本身有機(jī)材料復(fù)合材料半導(dǎo)體材料光尋址電位型傳感器(LAPS)基本類型電解質(zhì)/絕緣層/硅(EIS)——測量液體金屬/絕緣層/硅(MIS)——測量氣體特點(diǎn)：實現(xiàn)多參數(shù)、多點(diǎn)測量電流型光電化學(xué)傳感器基本原理：利用被測物質(zhì)與激發(fā)態(tài)的光電材料之間發(fā)生了電子傳遞而引起光電材料的光電流變化進(jìn)行測定基于被測物本身的電流型光電化學(xué)傳感器

發(fā)現(xiàn)：在白光(200~800nm)的照射下,哺乳動物的細(xì)胞能產(chǎn)生光電流。研究發(fā)現(xiàn)不同種類的細(xì)胞光電流大小不同,腫瘤細(xì)胞的光電流大于普通細(xì)胞,并且光電流的大小與細(xì)胞的活性有關(guān)。細(xì)胞光電流產(chǎn)生原因解釋：慈云祥等提出了細(xì)胞光電流產(chǎn)生的光激勵酶促反應(yīng)加速模型:照射到細(xì)胞表面的光一部分被細(xì)胞膜吸收激活細(xì)胞膜上貯存的電荷,受激電子通過細(xì)胞膜上的跨膜蛋白進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)超大界面上所附著的酶反應(yīng)體系;另一部分光穿過細(xì)胞膜直接進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)內(nèi)超大界面上所附著的酶反應(yīng)體系,光激子的涌入打破了酶反應(yīng)體系的平衡,使酶反應(yīng)體系的費(fèi)米能級增加,導(dǎo)致酶促反應(yīng)速度加快,底物的電子被輔酶體系所捕獲,經(jīng)電子傳遞蛋白傳遞到電極上?；谟袡C(jī)材料的電流型光電化學(xué)傳感器甲苯胺藍(lán)S代表甲苯胺藍(lán),AA代表抗壞血酸,S*代表激發(fā)態(tài)甲苯胺藍(lán)釕聯(lián)吡啶配合物具有較強(qiáng)的可見光吸收、良好的光電化學(xué)性質(zhì)和穩(wěn)定的激發(fā)態(tài),因此它在太陽能電池研究中是用得最多的一類材料?；诎雽?dǎo)體材料的光電化學(xué)傳感器半導(dǎo)體材料受到能量大于其禁帶寬度的光照射時,電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶,此時,導(dǎo)帶上產(chǎn)生電子,價帶上產(chǎn)生空穴。所產(chǎn)生的這個電子-空穴對,一種可能是再復(fù)合,另一種可能是導(dǎo)帶上的電子轉(zhuǎn)移到外電路或者溶液中的電子受體上,從而產(chǎn)生光電流?；趶?fù)合材料的光電化學(xué)傳感器對于單一材料來說,電子-空穴生成后的再復(fù)合會降低材料的光電流。將兩種材料復(fù)合后,能夠降低電子和空穴的復(fù)合幾率,因而將得到更高的光電轉(zhuǎn)換效率。聯(lián)吡啶釕配合物-TiO2復(fù)合材料的光電流產(chǎn)生示意圖光電化學(xué)傳感器的應(yīng)用Men等通過脈沖激光沉積技術(shù)在LAPS表面上制備了對Fe,Cr和Hg敏感的傳感器,并和溶出伏安法相結(jié)合研制成一種能夠檢測多種重金屬的電子舌,成功應(yīng)用于海水中重金屬的檢測

細(xì)胞凋亡的實時檢測Li等發(fā)現(xiàn)單鏈DNA與雜交之后的雙鏈DNA的光電流的大小是不同的,表明光電化學(xué)方法可用于DNA雜交的測定Dilgin等利用聚甲苯胺藍(lán)修飾電極測定了NADH，并且發(fā)現(xiàn)光電化學(xué)法測定NADH的檢測限要比用電化學(xué)方法低一個數(shù)量級修飾有釕(Ⅱ)-聯(lián)吡啶配合物的電極與親核素反應(yīng)后,將標(biāo)記有生物素的霍亂毒素固定到電極表面,然后與霍亂毒素進(jìn)行免疫反應(yīng)。電極表面的蛋白質(zhì)阻礙了配合物的激發(fā)態(tài)和CoCl3之間的反應(yīng),光電流降低。利用光電流的降低實現(xiàn)了霍亂毒素抗體的無標(biāo)記光電化學(xué)免疫測定,檢測限為0.5μg/mL。化學(xué)耗氧量定量測定：光催化劑TiO2輔助紫外光消解與流動分析技術(shù)聯(lián)用測定優(yōu)點(diǎn)：能大大加快分析速度。與標(biāo)準(zhǔn)的COD測定方法(即K2Cr2O7氧化法)相比,光電化學(xué)方法條件溫和,不使用濃H2SO4和有毒的HgSO4,具有快速、準(zhǔn)確、靈敏且無二次污染等特點(diǎn)。Pardo-Yissar等利用CdS納米粒子檢測乙酰膽堿酯酶(AChE)的活性

光電化學(xué)傳感器的展望