[发明专利]功能化碘氧化铋纳米片状阵列光电有机磷农药生物传感器及制备

说明书

技术领域

 本发明涉及一种生物功能化碘氧化铋纳米片状阵列在可见光激发下的光电化学有机磷农药生物传感器及制备。

背景技术

有机磷类农药广泛地用作为农业病虫害防治药剂，军事上及恐怖袭击中的神经麻痹剂。由于有机磷农药在生物体和人体内的具有持续性，生物聚集性，高毒性。为了人类健康，环境，以及食品安全，因而有机磷农药受到极大的关注。随着人类健康保护的追求，和对环境的控制欲，痕量有机磷检测已变得日趋重要。

在过去的十几年内，人们建立了用气相、液相或质谱的方法来进行有机磷农药的检测，这些方法经常要求复杂的前处理步骤，大量的专业技术人员，且不利于现场快速检测。比较过去传统的几种检测方法，新发展的光电化学检测因它的快速，及高通过量的生物阵列而显得十分有趣。由于其激发光源和检测信号的高效分离，一些杂质背景信号的降低，因而使得检测获得高灵敏度。由于它的高灵敏度，固有的微型化，便携式，及简单结合，使光电化学检测成为一种很有前景的分析技术。在光电化学生物分析中，光电化学材料的探究成为至关重要的事情，它直接同生物识别元素的稳定性和最后的识别表现有关。一些金属氧化物半导体纳米颗粒，如ZrO_2、ZnO,TiO₂已经被使用作为主要的光电化学材料。其中，TiO₂曾被广泛地研究作为各种光电化学应用的材料，因为它有较强的氧化性，无毒性，低成本，生物和化学惰性。但是由TiO₂ 禁带较宽，在紫外光的照射下才起作用，从而会杀死生物分子。此外，光激发下TiO₂具有强氧化性，也会对生物分子造成破坏。如此，对TiO₂进一步的修饰进行光电化学检测应用是必要的。例如TiO₂纳米管，金掺杂的TiO₂纳米管，CdS-TiO₂纳米管复合材料， CdSexTe_1-x/TNs多异质结，卟啉-多功能化的TiO₂纳米管等已经被研究作为高效的可见光激发材料，用于光电化学传感器检测。最近，Xu等人报道了基于生物催化沉淀制备CdS量子点修饰电极进行免疫光电化学检测。尽管这些研究成果满足快速高效检测，但是开发出更高性能的光活性材料，改变光响应的临界值至可见光区进行光电化学传感器检测仍然是该检测技术面临的极大挑战。

本发明通过构建新颖的生物功能化AChE-BiOI纳米片的光电传感器平台，有效的避免了二氧化钛纳米管复杂的制备过程和其它单元物的繁琐整合，极大地节省了时间与成本。同时，很大程度上降低了紫外光和光照TiO₂激发的光生空穴对生物分子产生的破坏性影响。本发明工艺简单，成本低，而且环境友好，便于进一步扩大生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物功能化的碘氧化铋片状阵列BiOI nanoflake arrays (BiOINFs)光电有机磷农药生物传感器及制备。用本发明方法制备的生物传感器在可见光范围内可以对机磷农药实现高灵敏度检测。

本发明的一种功能化碘氧化铋片状阵列光电化学有机磷农药生物传感器，其特征在于，该传感器为固定有乙酰胆碱酯酶的BiOI NFs/ITO（BiOI nanoflake arrays和Indium Tin Oxides）复合电极。

本发明的功能化碘氧化铋片状阵列光电化学有机磷农药生物传感器的制备方法，包括以下步骤：

1）基片处理，将ITO玻璃片（氟参杂的锡氧化物玻璃Indium Tin Oxides）先后放入酒精和二次蒸馏水中超声清洗，一般各超声清洗5分钟，完全清洗干净后，在氮气下吹干备用；

2）制备BiOI和KI溶液：分别称取0.254 g Bi(NO₃)₃·5H₂O和0.083 g KI固体，用二次蒸馏水配成100 mL溶液；准备两个25 mL烧杯，分别倒入等体积的BiOI和 KI溶液，将步骤1）准备好的ITO玻璃片先浸入到BiOI溶液中10 s钟，然后在装有蒸馏水的烧杯中浸泡洗涤，接着浸入至KI溶液中约10 s，再转入到装有蒸馏水的烧杯中浸泡洗涤，如此循环操作便可得到BiOI NFs/ITO电极，二次蒸馏水每5次循环后要更换一次，经过20次以上循环，优选经过30次循环后，得到的BiOI NFs/ITO电极，在室温下干燥；