[发明专利]一种基于有机-无机量子点P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于半导体有机聚合物量子点和无机硫化镉量子点异质结构的分子印迹光电化学传感器及其制备方法和在α‑Solanine毒素检测中的应用。本发明通过理论计算来确定异质结构材料的能带位置，设计出合理的P‑N异质结构，并将分子印迹技术与光电化学相结合，最后成功制备出了分子印迹光电化学传感器。本发明制备的传感器以半导体有机聚合物量子点(Pdots)和无机硫化镉量子点(CdS)形成的P‑N异质结构材料作为光电转换层，通过表面修饰含有毒素识别位点的分子印迹膜来实现龙葵碱的检测。该传感器具有检测范围宽，选择性好，灵敏度高，检测限高达6.51pg·mL^‑1；同时响应稳定，具有良好的重现性。

技术领域

本发明涉及纳米材料、光电化学分析与环境监测技术和传感技术领域，更具体地说，本发明涉及一种基于半导体有机聚合物量子点(Pdots)和无机硫化镉量子点(CdS)P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器及其制备方法和在α-Solanine毒素检测方面的应用。

背景技术

龙葵碱(又名茄碱，α-solanine)广泛存在于马铃薯、番茄及茄子等茄科植物中。在番茄青绿色未成熟时，里面含有龙葵碱。龙葵碱的含量随品种和季节的不同而有所不同，且在贮藏过程中含量逐渐增加，尤其在马铃薯发芽后，其幼芽和芽眼部分的龙葵碱含量高达0.3％～0.5％，对食品安全和人体健康产生了巨大的威胁。因此，对α-Solanine毒素的快速和精准检测是迫切需要的。相比于传统的检测方法，兴起的光电化学检测有低背景和高选择性的突出优点，且成本较低，仪器操作简单且易携带，因此光电化学(PEC)分析技术在化学和生物学分析中显示出巨大的潜力。为了提高传感器的质量，一方面，光电转换层采用理论计算确定其异质结构，使电子空穴能够高效快速的分离，产生稳定的光电流；另一方面，这里将分子印迹技术与光电化学相结合，从而提高传感器对α-Solanine毒素的选择性和灵敏度。因此用于α-Solanine毒素检测的基于有机半导体聚合物量子点和无机硫化镉量子点P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器被设计和制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于有机-无机量子点P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器及其制备方法和应用。

为实现上述发明第一个目的，本发明提供以下技术方案：

一种基于有机-无机量子点P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器，所述传感器包括工作电极，以及依次涂覆在所述电极表面的硫化镉量子点层、半导体聚合物量子点层和分子印迹聚合物膜层。

进一步地，上述技术方案中所述的工作电极优选为ITO导电玻璃电极。

本发明的另一个目的在于提供上述所述的基于有机-无机量子点P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器的制备方法，是将硫化镉量子点和半导体聚合物量子点依次涂覆到工作表面，制得基于有机-无机量子点P-N异质结构的光电转换层，然后将含有α-Solanine的聚合液滴涂在异质结构光电转换层表面，通过光聚合得到分子印迹聚合物膜层，再将模板分子洗脱下来，得到本发明所述的基于半导体有机聚合物量子点和无机硫化镉量子点P-N异质结构的分子印迹光电化学传感器。

进一步地，上述技术方案中所述的基于有机-无机量子点P-N异质结构的光电转换层具体采用如下方法制备而成，包括如下步骤：

将稀壳聚糖溶液分别与半导体聚合物量子点和硫化镉量子点溶液混合搅拌均匀，分别制得硫化镉量子点混合溶液、半导体聚合物量子点混合溶液；然后取适量硫化镉量子点混合溶液滴涂在洁净的导电玻璃(ITO)电极上，并在干燥相中于60～80℃条件下干燥2～3h后冷却至室温，再取适量半导体聚合物量子点混合溶液滴涂在硫化镉量子点层表面，在干燥相中于60～80℃条件下干燥2～3h后并冷却至室温，即得到基于有机-无机量子点P-N异质结构的光电转换层。