光電化學傳感器

光電化學傳感器的研究進展光電化學傳感器原理光電化學過程：指分子、離子或半導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

+目標待測物具有光電活性的物質(zhì)物理、化學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：電信號特點背景信號低靈敏度高設備價廉光電化學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材料復合材料半導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：實現(xiàn)多參數(shù)、多點測量電流型光電化學傳感器基本原理：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行測定基于被測物本身的電流型光電化學傳感器

發(fā)現(xiàn)：在白光(200~800nm)的照射下,哺乳動物的細胞能產(chǎn)生光電流。研究發(fā)現(xiàn)不同種類的細胞光電流大小不同,腫瘤細胞的光電流大于普通細胞,并且光電流的大小與細胞的活性有關。細胞光電流產(chǎn)生原因解釋：慈云祥等提出了細胞光電流產(chǎn)生的光激勵酶促反應加速模型:照射到細胞表面的光一部分被細胞膜吸收激活細胞膜上貯存的電荷,受激電子通過細胞膜上的跨膜蛋白進入細胞質(zhì)內(nèi)超大界面上所附著的酶反應體系;另一部分光穿過細胞膜直接進入細胞質(zhì)內(nèi)超大界面上所附著的酶反應體系,光激子的涌入打破了酶反應體系的平衡,使酶反應體系的費米能級增加,導致酶促反應速度加快,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材料的電流型光電化學傳感器甲苯胺藍S代表甲苯胺藍,AA代表抗壞血酸,S*代表激發(fā)態(tài)甲苯胺藍釕聯(lián)吡啶配合物具有較強的可見光吸收、良好的光電化學性質(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w材料的光電化學傳感器半導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帶,此時,導帶上產(chǎn)生電子,價帶上產(chǎn)生空穴。所產(chǎn)生的這個電子-空穴對,一種可能是再復合,另一種可能是導帶上的電子轉(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。基于復合材料的光電化學傳感器對于單一材料來說,電子-空穴生成后的再復合會降低材料的光電流。將兩種材料復合后,能夠降低電子和空穴的復合幾率,因而將得到更高的光電轉(zhuǎn)換效率。聯(lián)吡啶釕配合物-TiO2復合材料的光電流產(chǎn)生示意圖光電化學傳感器的應用Men等通過脈沖激光沉積技術在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,成功應用于海水中重金屬的檢測

細胞凋亡的實時檢測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,表明光電化學方法可用于DNA雜交的測定Dilgin等利用聚甲苯胺藍修飾電極測定了NADH，并且發(fā)現(xiàn)光電化學法測定NADH的檢測限要比用電化學方法低一個數(shù)量級修飾有釕(Ⅱ)-聯(lián)吡啶配合物的電極與親核素反應后,將標記有生物素的霍亂毒素固定到電極表面,然后與霍亂毒素進行免疫反應。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,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記光電化學免疫測定,檢測限為0.5μg/mL?；瘜W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聯(lián)用測定優(yōu)點：能大大加快分析速度。與標準的COD測定方法(即K2Cr2O7氧化法)相比,光電化學方法條件溫和,不使用濃H2SO4和有毒的HgSO4,具有快速、準確、靈敏且無二次污染等特點。Pardo-Yissar等利用CdS納米粒子檢測乙酰膽堿酯酶(AChE)的活性

光電化學傳感器的展望